| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05721
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
高島 義徳 大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (40379277)
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| 研究分担者 |
松葉 豪 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 教授 (10378854)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
104,130千円 (直接経費: 80,100千円、間接経費: 24,030千円)
2023年度: 21,450千円 (直接経費: 16,500千円、間接経費: 4,950千円)
2022年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)
2021年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
2020年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2019年度: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)
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| キーワード | 分子接着 / 界面物性計測 / 水圏融合材料 / 水環境合成 / 超高強度・高靭性材料 / 分子接着技術 / 応力分散性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究課題では、水圏においてその機能を最大限発揮できるよう、材料‐水界面の水和構造を最適化させることで、動的に界面の力学的機能を制御可能な水圏メカノ機能材料を創製する。高島（研究代表者）の専門である分子接着・超分子科学に松葉（研究分担者）の界面物性の先端計測を組み合わせることで、水圏環境変化に応答して接着強度を変調できる水圏動的接着材料や、異種材料接着を水環境合成に展開した超高強度水圏融合材料、応力可視化材料を構築する（つくる）。
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| 研究実績の概要 |
【研究概要】水圏メカノ機能材料の研究目的である「材料科学」と「水の基礎科学」の融合した研究を行った。水圏材料合成と水圏材料の構造評価、さらに研究項目外と研究項目内の水圏材料の共同研究を加速させた。
【複数の可動性ネットワークとガラス状高分子の編込みによる複合化】2つの可動性ネットワークの組み合わせ、高分子の相溶性・靭性の向上を試みた。得られた複合材料は、硬さと伸びを兼ね備えた強靭性を示した。強靭化機構を大型放射光施設SPring-8にて引張試験と小角X線散乱 (SAXS) の同時測定から明らかにした。（Macromolecules 2023, 56, 4503.）
【高分子の架橋設計とセルロースの表面修飾によるセルロース複合材料の強靭化】セルロース複合材料中の高分子に独自の架橋設計を導入することで強靭化を達成した。β-シクロデキストリン(βCD)とアダマンタン(Ad)からなる可逆性架橋を有する一次ポリマーと二次直鎖ポリマーの混合物(SCP)に、クエン酸変性セルロース(CAC)を複合化させた (SCP/CAC(w))。CACの添加量w (wt%)が増加すると、SCP/CAC(w)の破断ひずみが増加した。（ACS Applied Polymer Materials 2023, 5, 10334.）
【カーボン複合可動性架橋高分子材料を用いたひずみセンシングデバイスの開発】可動性架橋高分子と導電性カーボンフィラー(KB)を複合化し、強靭性と導電性を両立することでひずみセンシング材料を作製した。指に装着した複合材料は、電気抵抗変化(ΔR/R0%)に応じて、サーボモーターが同じ動作をするリモート作動システムとなり、ロボットの遠隔操作システムへの応用が期待される(ACS Polymers Au 2023, 3, 394.)。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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