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有機-無機ハイブリッド多孔体の合成と物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 13J01089
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 無機工業材料
研究機関京都大学

研究代表者

早瀬 元  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,760千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード多孔体 / 有機-無機ハイブリッド / エアロゲル / 撥液性 / ナノファイバー / 断熱 / 有機-無機ハイブリッド / ゾルーゲル法 / 撥水・撥油性 / 力学特性 / 分離媒体 / 相分離
研究実績の概要

ナノファイバーを用いて有機-無機ハイブリッド多孔体を複合化することで力学強度を高めることを目標とし、撥液性や断熱など応用評価を行った。
ポリメチルシルセスキオキサン(PMSQ)エアロゲルの研究においては、実用化に問題点となるエアロゲル多孔体の強度の改善を目指し、PMSQとセルロースナノファイバー(CNF)の複合材料の合成研究に取り組んだ。PMSQエアロゲルの出発組成にCNFの分散溶液を加えることで複合ゲルを簡単に作製する手法を見出し、複合化によって純粋組成のPMSQエアロゲルよりも曲げに対する力学特性が改善されていくことを見出した。また、複合化によりエアロゲルの乾燥収縮が防がれ、従来のPMSQ単体組成よりも低密度な材料を得た。この複合材料の熱伝導率や撥水性、常圧乾燥の可能性を評価した論文1報が海外雑誌に掲載された。
また、これまで複合材料にはバイオナノファイバーの利用が多く検討されてきたが、無機繊維材料をPMSQエアロゲルと複合化する研究を開始した。アルミニウム酸化水酸化物から成るベーマイトナノファイバー(BNF)を中心的に用いた。BNFはpHの変化のみで単体が容易にゲル化することがわかったため、まずはBNFのみから成る無機材料の研究を行った。このゲルを超臨界乾燥することにより低密度のエアロゲルとなることを見出した。BNFから超低密度エアロゲルの作製を試みたところ、これまで報告されているどの透明固体よりも密度が低い材料を得ることができた。このエアロゲルおよび焼結体の物性を調べた論文は海外雑誌に掲載に掲載され、新聞や化学雑誌でも紹介された。
さらにBNFとPMSQを複合化した有機-無機ハイブリッドエアロゲルの研究に取り組み、界面活性剤を用いず合成を行うことでこれまでと異なる構造体が形成されることを見出した。この研究成果は既に学会発表しており、論文投稿準備中である。

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

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (27件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件)

  • [雑誌論文] Ultralow-Density, Transparent, Superamphiphobic Boehmite Nanofiber Aerogels and Their Alumina Derivatives2015

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kazuya Nonomura, George Hasegawa, Kazuyoshi Kanamori, Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      Chemistry of Materials

      巻: 27 号: 1 ページ: 3-5

    • DOI

      10.1021/cm503993n

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Polymethylsilsesquioxane-Cellulose Nanofiber Biocomposite Aerogels with High Thermal Insulation, Bendability and Superhydrophobicity2014

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, Kentaro Abe, Hiroyuki Yano, Ayaka Maeno, Hironori Kaji, Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 6 号: 12 ページ: 9466-9471

    • DOI

      10.1021/am501822y

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The thermal conductivity of polymethylsilsesquioxane aerogels and xerogels with varied pore sizes for practical application as thermal superinsulators2014

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kazuma Kugimiya, Mitsue Ogawa, Yasunori Kodera, Kazuyoshi Kanamori and Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      Joumal of Materials Chemistry A

      巻: 2 号: 18 ページ: 6525-6531

    • DOI

      10.1039/c3ta15094a

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Superamphiphobic Macroperous Silicone Monolith with Marshmallow-like Flexibility2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, George Hasegawa, Ayaka Maeno, Hironori Kaji, Kazuki Nakanishi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 52 号: 41 ページ: 10788-10791

    • DOI

      10.1002/anie.201304169

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 高疎水性の剛直なカプセル内に有用物質を超高効率で包括可能な手法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      武井 孝行, 寺園 圭太, 荒木 清貴, 大角 義浩, 早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹, 吉田 昌弘
    • 学会等名
      化学工学会 第80年会
    • 発表場所
      東京都江東区・芝浦工業大学
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 撥油性材料上を重合場とした超高効率で物質を包括できる新規カプセル調製法の開発2015

    • 著者名/発表者名
      寺園 圭太, 荒木 清貴, 武井 孝行, 大角 義浩, 早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹, 吉田 昌弘
    • 学会等名
      化学工学会 第80年会
    • 発表場所
      東京都江東区・芝浦工業大学
    • 年月日
      2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノファイバーを構造に用いた有機-無機ハイブリッドエアロゲル2015

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 野々村 和也, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 2015年年会
    • 発表場所
      岡山県岡山市・岡山大学
    • 年月日
      2015-03-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Novel soft touch spherical beads from methyl (di-/tri-)methoxysilane, using easy aqueous solution reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Reiichiro Tsuchiya, Takumi Tanaka, Kazuki Nakanishi, Kazuyoshi Kanamori, Gen Hayase
    • 学会等名
      28th The International Federation of Societies of Cosmetic Chemists Congress
    • 発表場所
      パリ
    • 年月日
      2014-10-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アルミナノファイバーを用いた低密度エアロゲルの合成と物性評価2014

    • 著者名/発表者名
      野々村 和也, 早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第27回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      鹿児島鹿児島市・鹿児島大学
    • 年月日
      2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 常圧乾燥による低密度PMSQキセロゲル作製と熱伝導率評価2014

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会 第12回討論会
    • 発表場所
      茨城県つくば市・つくば国際会議場
    • 年月日
      2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アルミナノファイバーエアロゲルの合成と物性評価2014

    • 著者名/発表者名
      野々村 和也, 早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本ゾル-ゲル学会 第12回討論会
    • 発表場所
      茨城県つくば市・つくば国際会議場
    • 年月日
      2014-08-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Functional porous silsesquioxane monolithic materials from organotrialkoxysilane-derived sol-gel systems2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuyoshi Kanamori, Nirmalya Moitra, Gen Hayase, Taiyo Shimizu, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      Nanoporous Materials-7
    • 発表場所
      ナイアガラフォールズ
    • 年月日
      2014-07-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis and characterizations of new mechanically reinforced aerogels by using alumina nanofibers2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Nonomura, Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      Nanoporous Materials-7
    • 発表場所
      ナイアガラフォールズ
    • 年月日
      2014-07-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Facile Synthesis of Marshmallow-like Silicone Monoliths and Their Applications2014

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      2014 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      サンフランシスコ
    • 年月日
      2014-04-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] モノリス型柔多孔体「マシュマロゲル」の合成2014

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市・名古屋大学
    • 年月日
      2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超臨界乾燥を必要としない透明エアロゲル断熱材の作製2014

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      愛知県名古屋市・名古屋大学
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アルミナナノファイバーを用いた新しい高強度エアロゲルの合成と物性評価2014

    • 著者名/発表者名
      野々村 和也、早瀬 元、金森 主祥、中西 和樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2014年年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市・慶應義塾大学
    • 年月日
      2014-03-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 界面活性剤を用いない有機ポリシロキサンエアロゲルの作製2014

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 永山 修也, 野々村 和也, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2014年年会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市・慶應義塾大学
    • 年月日
      2014-03-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] PMSQエアロゲル・マシュマロゲル : 有機アルコキシシランを用いた柔軟多孔性材料の創製2013

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      第3回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      東京都江戸川区・タワーホール船堀
    • 年月日
      2013-10-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 有機ケイ素アルコキシドの共重合による有機-無機ハイブリッド多孔体の作製2013

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 中西 和樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第26回秋季シンボウム
    • 発表場所
      長野県長野市・信州大学
    • 年月日
      2013-09-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Organopolysiloxane-based aerogels and related porous materials2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuyoshi Kanamori, Gen Hayase, Taiyo Shimizu, Hiroki Shigeno, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      The XVII International So1-Gel Conference (Sol-Gel2013)
    • 発表場所
      Holel Meliá Castilla (スペイン)
    • 年月日
      2013-08-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Facile Synthesis of Marshmallow-1ike Gels and Their Application2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, George Hasegawra, Ayaka Maeno, Hironori Kaji, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      The XVII International Sol-Gel Conference (Sol-Gel2013)
    • 発表場所
      Holel Meliá Castilla (スペイン)
    • 年月日
      2013-08-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Modification of mesopores in methylsilsesquioxane monoliths with hierarchical porous structure for better HPLC separation2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshie Morimoto, Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, Kei Morisato, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      The XVII International Sol-Gel Conference (Sol-Gel2013)
    • 発表場所
      Holel Meliá Castilla (スペイン)
    • 年月日
      2013-08-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 階層的多孔構造をもつメチルシルセスキオキサンモノリスの細孔制御と分離特性の評価2013

    • 著者名/発表者名
      森元 良枝、早瀬 元、金森 主祥、森里 恵、中西 和樹
    • 学会等名
      日本ゾルーゲル学会 第11回討論会
    • 発表場所
      広島県東広島市・広島大学
    • 年月日
      2013-08-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 繊維状物質を用いた新しい高強度エアロゲルの合成と物性評価2013

    • 著者名/発表者名
      野々村 和也、早瀬 元、金森 主祥、中西 和樹
    • 学会等名
      日本ゾルーゲル学会 第11回討論会
    • 発表場所
      広島県東広島市・広島大学
    • 年月日
      2013-08-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Mashmallow Gels : Monolithic Macroporous PDMS Analogue for Versatile Separationsn2013

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Nakanishi, Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, Kei Morisato
    • 学会等名
      HPLC2013
    • 発表場所
      Amsterdam RAI(オランダ)
    • 年月日
      2013-06-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A New Stationary Phase for Solid-Phase Extraction with Marshmallow-Like Silicone Monoliths2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kei Morisato, Kazuyoshi Kanamori, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      HPLC2013
    • 発表場所
      Amsterdam RAI (オランダ)
    • 年月日
      2013-06-17
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] マシュマロ状有機ポリシロキサン多孔体の簡易合成と機械的特性および表面改質2013

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 長谷川丈二, 前野 綾香, 梶 弘典, 中西 和樹
    • 学会等名
      平成25年度繊維学会年次大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区・タワーホール船堀
    • 年月日
      2013-06-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノファイバー物質との融合による新規低密度有機ポリシロキサン系エアロゲルの作製2013

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 阿部 賢太郎, 矢野浩之, 中西 和樹
    • 学会等名
      平成25年繊維学会年次大会
    • 発表場所
      東京都江戸川区・タワーホール船堀
    • 年月日
      2013-06-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 超撥水・撥油性マシュマロゲルの簡易合成2013

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元, 金森 主祥, 前野 綾香, 梶 弘典, 中西 和樹
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都府京都市・京都国際会館
    • 年月日
      2013-05-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Bendable organic-inorganic hybrid aerogels : Fusion of polymethylsilsesquioxane and bio-nanofibers2013

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase, Kazuyoshi Kanamori, Kentaro Abe, Hiroyuki Yano, Kazuki Nakanishi
    • 学会等名
      8th International Mesostructured Materials Symposiun (IMMS-8, IMMS2013)
    • 発表場所
      兵庫県淡路市・淡路夢舞台国際会議場
    • 年月日
      2013-05-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] エアロゲル.jp

    • URL

      http://www.aerogel.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] Marshmallowgel.com

    • URL

      http://www.marshmallowgel.com/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://researchmap.jp/genO215/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権]2014

    • 権利者名
      大東化成工業株式会社および国立大学法人京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-01-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権]2014

    • 権利者名
      大東化成工業株式会社および国立大学法人京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2014-01-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [産業財産権]2013

    • 権利者名
      国立大学法人京都大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2013-09-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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