2021 Fiscal Year Annual Research Report
Design of water vapor driven energy conversion device using uniaxially oriented polysaccharide membranes
Publicly Offered Research
| Project Area | Aquatic Functional Materials: Creation of New Materials Science for Environment-Friendly and Active Functions |
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| Project/Area Number |
20H05213
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| Research Institution | Japan Advanced Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
桶葭 興資 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50557577)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 配向 / 多糖 / 水蒸気 / 自己組織化 / アクチュエータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水圏の生体組織が多様なエネルギー変換を達成していることに鑑みれば、持続可能な社会に向けて、水を活用したエネルギー循環型社会への移行は必須である。例えば、ソフトでウエットな高分子ハイドロゲルは人工軟骨や細胞足場など医用材料をはじめ、生体機能の超越が有望視されている。同時に、刺激応答性高分子を用いたケモメカニカルゲルや湿度応答する合成高分子フィルムなど、しなやかに運動するアクチュエータの研究も注目されてきた。一方、生体高分子の多糖が生体適合性や環境適応性を有し、重要な材料として再注目されている。しかし、多糖と水を扱った先端材料、特に水の蒸発に関する研究は発展途上にある。そこで本研究では、様々な特性を持つ各種多糖に対して一軸配向膜を作製し、水蒸気駆動型の運動素子や高い保湿性を有する微粒子状の材料、さらにエネルギー変換材料の設計を進めた。以下に具体的内容、意義、およびその重要性を記す。1. 水圏環境で創られた生体高分子の多糖は、分子・ナノ・マイクロスケールと階層的な自己集合構造を形成し、その形態もファイバー状や微粒子状と多岐にある。ここで、高分子濃度や塩濃度など水圏環境を整えることで、その形態の可逆的制御に成功した。骨格タンパク質が示す動的不安定性と類する特徴であり、生物学的にも有意義な内容が明らかになった。2. 多糖の自己集合構造としてファイバー状を形成する階層構造について報告した。特に、自己相似的なナノ・マイクロ構造、水圏環境や乾燥条件を制御した系における多糖の形態、架橋構造が導入された多糖ゲルの膨潤特性についてまとめた。また本年度において国際学会と国内学会含め１１件発表、査読付学術論文受理済１報と投稿中数報あり、活発な議論を通して進められた。これを基に本研究の多角的なアプローチがなされ、新学術を推進させる取り組みとして重要なステップを踏んだ。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
https://researchmap.jp/kosukeokeyoshi
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