2015 Fiscal Year Annual Research Report
界面精密構造制御による高性能（高分子/天然無機ナノチューブ）複合材料の創成
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26248053
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高原 淳 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (20163305)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ハロイサイト / ナノチューブ / ナノハイブリッド / 表面グラフト / 結晶化 / 選択的物質透過性 / 無機ナノチューブミセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然アルミノケイ酸塩ナノチューブであるハロイサイト（HNT)は、サブミクロンサイズの中空管状構造を持ち、表面がSi-O-Si、表面/内壁の選択的表面修飾による相互作用制御に基づき新規(高分子/無機)ナノ複合材料を構築し、環境にやさしい生分解性高分子と組み合わせることで、環境負荷の少ない「グリーンナノハイブリッド」材料の開発することを目標に研究を行った。
1) カチオン性高分子電解質とHNTの複合化により、HNT凝集ネットワーク構造を形成した選択的物質透過性を有する高分子複合材料を創製した。走査型電子顕微鏡観察により、HNTの凝集による粒子状複合体微粒子の形成を確認した。従来のHNT充填カラムと異なり、複合材料充填カラムは濾過物質の自重による低圧濾過が可能となった。また、複合体粒子が水中に安定分散せず、迅速に凝集沈殿するため、遠心分離やフィルター濾過が不要であり、分散液中で色素を吸着した複合体微粒子を容易に回収することができることを見いだした。定量的実験結果に基づき、HNTへの色素吸着のメカニズムを明らかにした。
２）．表面開始原子移動ラジカル重合により、親水性・防汚性・生体適合性を有する両性高分子電解質ブラシをHNT表面に化学修飾することで、HNTの表面特性を改質した。また、HNT内壁をアルキルリン酸により疎水化することで、内壁の疎水化、表面の親水化による無機ナノチューブミセルを設計した。ポリ(3-(N-2-メタクリロイルオキシエチル-N,N-ジメチル)アンモナートプロパンスルホ ナート)鎖を修飾したHNTは脱塩水中で凝集するのに対し、塩溶液中で分散することを見いだした。すなわち、塩濃度によるHNTの凝集状態制御を実現した。
３）表面修飾HNTによるポリ乳酸の結晶化挙動を温度可変精密WAXDより検討した。HNTにくらべて表面修飾による結晶化の促進は顕著ではなく、α’相への転移温度の変化を見いだした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ハロイサイトの精製、ハロイサイトの表面開始重合による表面改質などは順調に進行している。PLAの結晶化の促進はそれほど良い結果が得られなかった。また表面就修飾ハロイサイトによる選択的物質透過性の発現は当初の予定には無い新規に派生した研究であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は小角X線散乱法や顕微手法を用いた精密な構造解析、コンポジット系の力学・熱物性評価を展開し、表面化学修飾の最適化を行うとともに、ハイドロゲルなどへも展開し新しい材料の設計へとフィードバックする。
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