| 研究課題/領域番号 |
12F02342
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 外国 |
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| 研究分野 |
機能物質化学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
相田 卓三 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00167769)
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| 研究分担者 |
LI Changhua 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
LI Changhua 東京大学, 大学院工学系研究科, 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2014年度)
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| 配分額 *注記 |
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2014年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2013年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | ヒドロゲル / 刺激応答材料 / 酸性アルカリ性 / 異方性 / 酸化チタン / ナノシート / 磁場配向 / 応力 / 酸化ニオブ / 自己非自己認識 / pH / 体積変化 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ナノシートやポリマーブラシなど、構造明確な一次元・二次元ナノオブジェクトを異方的に集積することにより、光・温度・pH・基質などの外部刺激に応答してマクロスコピックな物性をスイッチするシステムの開発を目指している。具体的な構成ユニットとして、チタン層状酸化物の単結晶を層 1 枚にまで剥離・水中分散した、「酸化チタンナノシート」に着目した。ナノシートの水分散液にアクリルモノマーを共存させ、外部磁場を印加した状態でラジカル重合反応によるヒドロゲル形成を行ったところ、磁場によりナノシートの向きが一義的に制御される結果、光学的・機械的性質に著しい異方性をもつヒドロゲルが得られる。昨年度までの知見として、アクリルモノマーとして、代表的水溶性モノマーであるN,N-ジメチルアクリルアミドに加え、pH応答ユニットを持つジメチルアミノプロピルアクリルアミドを用いると、系のpHに応答してナノシートの垂直方向に選択的に膨潤・収縮するヒドロゲルアクチュエータが得られることが分かっている（酸性条件では塩基性条件の4～5倍伸長）。今年度、このアクチュエータのさらなる構造解析と、実用を見据えた応用研究を行った。ヒドロゲルの膨潤時・収縮時のナノシート面間隔を小角X線散乱により追跡したところ、ヒドロゲルのマクロ形状の変形に対応して面間隔も増減することが明らかとなった。加えて、ヒドロゲル膨潤時に発生する応力を、磁場配向したナノシートを内包するヒドロゲル、ランダム配向したナノシートを内包するヒドロゲル、それぞれについて測定した。その結果、磁場配向したナノシートを内包するヒドロゲルは、ナノシートの垂直方向に特異的に高い応力を発生しており、その値はランダム配向したナノシートを内応するヒドロゲルのそれに比べ、10倍以上高いことが明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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