| Project/Area Number |
20K14429
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
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| Keywords | 分子シミュレーション / ゲル / ネットワークポリマー / フリーラジカル重合 / リビングラジカル重合 / ネットワーク構造 / 力学特性 / シミュレーション / ラジカル重合 / 高分子材料物性 / 高分子構造 |
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| Outline of Research at the Start |
高分子ゲルはモノマーと架橋剤の共重合によって合成される三次元的に架橋された高分子（ネットワークポリマー）が多量の溶媒を保持した材料であり、広い応用分野で使用されている。実験的にネットワークポリマーの構造が重合反応速度によって変化することが報告されている。本研究ではネットワークポリマーの構造と特性に及ぼす重合反応速度の影響を分子レベルから解明することを目的とし、計算機シミュレーションを用いてネットワークポリマーの合成及び特性評価に関する研究を行う。
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| Outline of Final Research Achievements |
The effects of the polymerization rate on the structure formation of the network polymer synthesized by radical copolymerization of monomers and cross-linkers were studied by a computer simulation. We reproduced the reaction kinetics of radical polymerization by using a coarse-grained model, and elucidated the difference in the structure formation mechanism between free radical copolymerization and living radical copolymerization. We also showed that the network structure is changed by varying each elementary reaction rate in free radical copolymerization. We found that the number of elastically effective chains formed by cross-linking mainly depends on the number average molecular weight of polymers constituting the networks, and the number of entanglements depends not only on the number average molecular weight but also on the propagation reaction rate.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
モノマーと架橋剤のラジカル共重合によって合成されるネットワークポリマーは広い応用分野で使用されており，その物性はネットワークポリマーの構造に強く依存している．よって，ネットワークポリマーの構造とその構造形成機構に関する理解の深化はネットワークポリマーの物性制御に非常に重要である．本研究では，これまで十分に研究されていなかった合成方法や重合反応速度のネットワークポリマーの構造形成機構に及ぼす影響について分子レベルから明らかにしている．これより，本研究結果は学術的意義が大きいのみではなく，ネットワークポリマーを用いた新規材料開発においても有用な知見を提供すると考える．
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