傾斜組成材料を用いたケミカルバイメタルの開発

• 研究課題/領域番号: 08243234
• 研究種目: 重点領域研究
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 山田 武 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (60093358)
• 研究分担者: 木村 良晴 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (10132276)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円); 1996年度: 2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
• キーワード: ケミカルバイメタル / 銅イオン / 機能性材料 / 傾斜組成材料 / 傾斜機能材料 / ポリマー / ゲル / センサー

研究概要

化学的変化により膨潤、収縮する高分子材料と変化しない高分子材料を張り合わせることによって、特定の化学的な刺激にのみ応答して湾曲するケミカルバイメタルを作成できる。
本研究では、これまでの使い捨てのケミカルバイメタルと異なり、傾斜組成の高分子ゲル膜を用いることにより、再利用可能なケミカルバイメタルを開発した。つまり、薄いスチレン、クロロメチルスチレン、ジビニルベンゼン共重合体膜を作成した後、片面よりエチレンジアミン溶液を反応させ、内部に行くほどエチレンジアミン基の少ない傾斜組成のケミカルバイメタルを作成した。
このケミカルバイメタルは酸・塩基、銅イオンに応答し湾曲した。また、pHに対しては直線的に応答した。このため、センサーとして用いることが出来る。さらに、ケミカルバイメタルを0.01M-HC溶液から1.0M-HCl溶液に移すと、イオン強度の変化に対して速やかに応答した。つまり、ケミカルバイメタルをゼンマイ状にした化学ゼンマイは動力を軸の回転として取り出せるので、メカノケミカルの素材として用いることが出来る。
また、ケミカルバイメタルを傾斜組成にすることにより、収縮量が膜の内部に向かって連続して変化する傾斜機能の効果により、応力の集中しない、滑らかな応答が得られた。