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網目構造形成に及ぼすゲル化反応速度の影響とその静的・動的力学特性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 12J07980
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子化学
研究機関東京大学

研究代表者

片島 拓弥  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード高分子物理 / ハイドロゲル / レオロジー / Tetra-PEGゲル / 歪エネルギー密度関数 / 二軸延伸 / スーパーコイル / 排除体積 / Tetra-PEG gel / ひずみエネルギー密度関数 / supercoil
研究実績の概要

これまでの研究において申請者はプレポリマー形状・ゲル化速度の調節によりループ構造に代表される網目の結合不均一性を制御できる可能性を発見した。本研究において申請者は、網目の結合不均一性がどのようなメカニズムで形成されるかを明らかにし、結合不均一性がゲルの物性にどのような影響を及ぼし、どのように評価され得るかを明らかにすることを目的とした。これらの研究を通して申請者は、網目構造の不均一性を制御することで物性を制御する指針を得ること、またゲルの網目構造の物理学の構築に貢献することを目的とした。
本年度は前述した目的を達成するに先立ち、不均一性の排除された均一な網目がどのような力学物性を持つのかを明らかにすることは重要なことである。申請者は本年度内に以下の事項について明らかにした。
(1) Tetra-PEGゲルを作製する際の、濃度、pH、イオン強度の依存性を評価したところ、pH・イオン強度の影響は反応率に影響を及ぼし、濃度のみがループ構造の形成に影響を及ぼすことがわかった。
(2) 濃度・架橋点間分子量・結合率・ゲスト高分子鎖濃度を任意に制御したTetra-PEGゲルを作製し、二軸延伸を行った。その結果、純ずり変形下における直交する二軸間の応力比はゲルの網目につながっている高分子鎖の存在確率にのみ依存することがわかった。これらの結果から、ゲルにおける二軸間の応力相関はネマチック相互作用やトポロジカル相互作用などの多体間相互作用に起因している可能性を示唆した。
(2)は学会で発表され、優秀発表賞を受賞した他、学会誌に投稿中であり、期待以上の研究の進展があったと考えられる。

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。

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。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Mechanical properties of tetra-PEG gels with supercoiled network structure2014

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Physics

      巻: 140 号: 7 ページ: 074902-074902

    • DOI

      10.1063/1.4863917

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高分子ゲルにおける調整時・測定時高分子体積分率の力学特性に及ぼす影響2014

    • 著者名/発表者名
      片島拓弥, ら
    • 雑誌名

      日本レオロジー学会誌

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain energy density function of a near-ideal polymer network estimated by biaxial deforlation of Tetra-PEG gel2012

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima, et al.
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 31 号: 31 ページ: 8217-8222

    • DOI

      10.1039/c2sm25340b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 構造の制御された高分子ゲルの歪エネルギー密度関数2015

    • 著者名/発表者名
      片島 拓弥
    • 学会等名
      関東高分子若手研究会 2014 年度論文発表会
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都
    • 年月日
      2015-03-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pure shear deformation of the chemical gels with precisely tuned network structure2015

    • 著者名/発表者名
      Takuya Katashima
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2015
    • 発表場所
      San Antonio, America
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Swelling/Deswelling on Mechanical properties of Polymer Gels2014

    • 著者名/発表者名
      Takuya Katashima
    • 学会等名
      The joint symposium of the 22nd Polymer Networks Group Meeting (PNG) and the 10th International Gel Symposium “PN&G 2014”
    • 発表場所
      東京大学、東京都
    • 年月日
      2014-11-10 – 2014-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 濃度・結合臨界点近傍でのゾル・ゲル転移挙動の解析2014

    • 著者名/発表者名
      片島 拓弥
    • 学会等名
      第 62 回レオロジー討論会
    • 発表場所
      福井市地域交流プラザ、福井県
    • 年月日
      2014-10-15 – 2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical properties of two-step crosslinked networks2014

    • 著者名/発表者名
      Takuya Katashima
    • 学会等名
      第 63 回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学、長崎県
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Swelling and mechanical properties of Tetra-PEG gels2014

    • 著者名/発表者名
      Takuya Katashima
    • 学会等名
      ICR Polymer Physics Workshop 2014
    • 発表場所
      京都大学化学研究所、京都府
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mechanical properties of Tetra-PEG gels with supercoiled networks2014

    • 著者名/発表者名
      Takuya Katashima
    • 学会等名
      6th Pacific Rim Conference on Rheology
    • 発表場所
      Melbourne, Australia
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 構造の制御された高分子ゲルの純ずり変形下における力学特性2014

    • 著者名/発表者名
      片島 拓弥
    • 学会等名
      日本レオロジー学会 第 41 年会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所、東京都
    • 年月日
      2014-05-15 – 2014-05-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical properties of Tetra-PEG gels with supercoiled networks2014

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      Denver, USA
    • 年月日
      2014-03-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 純ずり変形下におけるTetra-PEGゲルの力学特性の解析2014

    • 著者名/発表者名
      片川島拓弥
    • 学会等名
      第25回高分子ゲル研究討論会
    • 発表場所
      東京大学、東京
    • 年月日
      2014-01-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mechanical Properties of the Strongly Deswollen Polymer Network2013

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima
    • 学会等名
      2013 Material Research Society Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2013-12-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 膨潤度を制御したTetra-PEG gelの力学特性の解析2-濃厚領域2013

    • 著者名/発表者名
      片島拓弥
    • 学会等名
      第61回レオロジー討論会
    • 発表場所
      山形大学工学部、山形
    • 年月日
      2013-09-26
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of mechanical properties of the strongly deswollen polymer network2013

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima
    • 学会等名
      International Soft Matter Conference 2013
    • 発表場所
      Roma, Italy
    • 年月日
      2013-09-16
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] スーパーコイル構造を有するTetra-PEG gelの力学特性の解析2013

    • 著者名/発表者名
      片島拓弥
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館、京都
    • 年月日
      2013-05-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Tetra-PEG gelを用いたスーパーコイル網目構造の力学特性の解析2013

    • 著者名/発表者名
      片島拓弥
    • 学会等名
      日本レオロジー学会第40回年会
    • 発表場所
      京都テルサ、京都
    • 年月日
      2013-05-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of the biaxial stretching of Tetra-PEG gel2013

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima
    • 学会等名
      American Physics Society March Meeting 2013
    • 発表場所
      Baltimore, USA
    • 年月日
      2013-03-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Tetra-PEG gelのレオロジー特性の解析2013

    • 著者名/発表者名
      片島拓弥
    • 学会等名
      第24回ゲル研究討論会
    • 発表場所
      東京大学, 東京
    • 年月日
      2013-01-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Strain energy density function of near-ideal polymer network estimated by biaxial deformation of Tetra-PEG gel2012

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima
    • 学会等名
      9th International Gel Symposium "Gelsympo 2012"
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2012-10-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Tetra-PEG gelの二軸延伸挙動の解析2012

    • 著者名/発表者名
      片島拓弥
    • 学会等名
      第60回レオロジー討論会
    • 発表場所
      名古屋大学, 愛知
    • 年月日
      2012-09-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Analysis for biaxial stretching of Tetra-PEG gel2012

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学, 愛知
    • 年月日
      2012-09-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Tetra-PEG gelの二軸延伸による理想網目構造の歪エネルギー密度関数の推定2012

    • 著者名/発表者名
      片島拓弥
    • 学会等名
      田中豊一シンポジウム2012
    • 発表場所
      酪農学園大学, 北海道
    • 年月日
      2012-06-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Estimation of strain energy density function of ideal polymer networks - Phenomenological approach by biaxial stretching2012

    • 著者名/発表者名
      T. Katashima
    • 学会等名
      第61回高分子年次大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜, 神奈川
    • 年月日
      2012-05-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.tetrapod.t.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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