2014 Fiscal Year Research-status Report
セルロースナノクリスタル・ナノファイバーの擬溶融成形と配向制御
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26620178
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
寺本 好邦 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (40415716)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | キチン / セルロース / ナノファイバー / ナノクリスタル / 配向制御 / 熱可塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造多糖ナノファイバーへの配向性付与は，異方性機能材料の開発に有用であり，その制御法が強く求められている。しかし一般にナノファイバーは水分散液で供給されるため，応力印加による配向性付与は困難である。そこで本研究では，構造多糖と親和性の高いポリマーを含有するポリマーマトリックス（PM）を用い，ChNF/PM複合体とすることで，PMに応力伝達を担わせ，ChNFを配向させることを試みた。PMの組成によりガラス転移点（Tg）を制御できることから，Tg以上で熱加工して配向性を付与した後，冷却すれば配向性を固定化できることを期待した。このような熱可塑性プラスチック様の成形法「擬溶融成形」を用いて，ChNFの配向制御を検討した。
PMは，ポリビニルピロリドン（PVP）とグリセリンの複合体とした。複合体を示差走査熱量（DSC）測定と動的粘弾性測定（DMA）に供した。擬溶融成形の際には，一軸押出成形機（L/D = 20）を用いた。別途，キャスト後に熱プレスして得たフィルムの延伸加工も行った。延伸試料の複屈折を偏光顕微鏡で評価した。
DSC測定により，PMの組成によりTgを制御できることがわかった。ChNFを添加するとTgが上昇したことから，ChNFはPM中に良好に分散していると判定した。DMA測定より，ChNF/PM複合体の室温における貯蔵弾性率（E'）は，概ねChNFとPVP含有率の増大により上昇し，Tg近傍のβ緩和温度（Tβ）以上の高温におけるE'もChNF含有率とともに著しく上昇した。
これらのデータを考慮し，擬溶融成形を行える組成（室温 < Tβ）を選び，一軸押出成形機を用いてガット状のChNF/PM複合体を得ることができた。別途，熱延伸フィルムも調製できた。これらの試料の延伸倍率が及ぼすΔn値への影響を調査し，延伸試料中でChNFが配向していることを確認した。
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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
当初の予定通り，複合体の組成によって熱加工温度を制御することができ，汎用の高分子の成形機での加工と，フィルムの延伸による配向固定化を達成できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ChNFとPMの引力的相互作用を低減して，ChNFの配向性をより高めるために，簡便な手法でのChNFの表面修飾を試みる。配向試料の(i)力学物性の異方性の調査，並びに(ii) それを基板とする細胞培養実験と細胞の成長・増殖のモルホロジーへの影響の確認，を行い，ナノファイバーの配向性が材料としての性能・機能発現に結びつくかについて，評価を続ける。
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