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レオロジー測定によるナノフィブリル化セルロースの形成機構およびナノ構造解析

研究課題

研究課題/領域番号 13J07645
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 木質科学
研究機関東京大学

研究代表者

田仲 玲奈  東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードナノセルロース / レオロジー / 粘弾性 / ヘミセルロース / カルボキシ基 / 固有粘度 / ホロセルロース / 屈曲性 / セルロース / TEMPO触媒酸化 / ずり粘度
研究実績の概要

植物の一次細胞壁中に存在する、マトリックス多糖に覆われたセルロースミクロフィブリルに着想を得て、柿果肉よりコアシェル型ナノセルロースを調製し、その分散液及び湿潤フィルムの粘弾性を検討した。固形分濃度・塩濃度・pHが粘弾性に及ぼす影響を明らかにした。
コアシェル型ナノセルロースとして、単位フィブリル幅4.2 nm・結晶幅2.3 nmを有するHemicellulose-rich ナノフィブリル化セルロース(NFC)(ヘミセルロース中性糖23%、カルボキシ基0.2 mmol/g)を調製した。対照として、単位フィブリル幅3.3 nm・結晶幅2.5 nmを有するCarboxylate-rich NFC(ヘミセルロース中性糖7%、カルボキシ基0.9 mmol/g)を調製した。
Hemicellulose-rich NFCのゲル状分散液の貯蔵弾性率は、Carboxylate-rich NFCよりも弱い濃度依存性を示し、また高塩濃度・低pH条件下でも緩く凝集していた。さらに、湿潤NFCフィルムの粘弾性は、分散液と同様の傾向を示した。すなわち、Hemicellulose-rich NFCフィルムは塩濃度やpHの変化に影響を受けにくく、高塩濃度・低pH条件下でも柔らかく膨潤していることが明らかになった。これは、Hemicellulose-rich NFCが表面に膨潤性かつ柔らかいヘミセルロース層を有するためだと考えられる。
本研究の成果は、水中で生合成されるセルロースミクロフィブリルの理解に貢献できると期待される。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] VTT Technical Research Centre of Finland(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Influence of Flexibility and Dimensions of Nanocelluloses on the Flow Properties of Their Aqueous Dispersions2015

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, R.; Saito, T.; Hondo, H.; Isogai, A.
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 16 号: 7 ページ: 2127-2131

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.5b00539

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dispersion stability and aggregation behavior of TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils in water as a function of salt addition2014

    • 著者名/発表者名
      Fukuzumi H., Tanaka R., Saito T., Isogai A.
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: (印刷中) 号: 3 ページ: 4093-4103

    • DOI

      10.1007/s10570-014-0180-z

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of nanocellulose fibril length using shear viscosity measurement2014

    • 著者名/発表者名
      Tanaka R., Saito T., Ishii D., Isogai, A.
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: (印刷中) 号: 3 ページ: 1581-1589

    • DOI

      10.1007/s10570-014-0196-4

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Viscoelastic properties of core-shell structured, hemicellulose-rich nanofibrillated cellulose in dispersion and wet film states2016

    • 著者名/発表者名
      Reina Tanaka, Tsuguyuki Saito, Tuomas Hanninen, Yuko Ono, Minna Hakalahti, Tekla Tammelin, Akira Isogai
    • 学会等名
      ACS 251th National Meeting
    • 発表場所
      San Diego
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow properties of nanocellulose dispersions: influences of the flexibility and dimensions2015

    • 著者名/発表者名
      Reina Tanaka, Tsuguyuki Saito, Hiromasa Hondo, Akira Isogai
    • 学会等名
      IPCCS 2015
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-10-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナノセルロース分散液の流動特性:屈曲性とサイズが及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      田仲玲奈、齋藤継之、本土広雅、磯貝明
    • 学会等名
      セルロース学会第22回年次大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-07-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Influences of rigidity of cellulose nanofibrils on length evaluation using shear viscosity measurement2015

    • 著者名/発表者名
      Reina Tanaka, Hiromasa Hondo,Tsuguyuki Saito, and Akira Isogai
    • 学会等名
      IAWPS2015
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-03-15 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Length evaluation of rigid TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils using shear viscosity measurement2014

    • 著者名/発表者名
      Reina Tanaka, Hiromasa Hondo, Tsuguyuki Saito, and Akira Isogai
    • 学会等名
      Recent advances in cellulose nanotechnology research
    • 発表場所
      Paper and Fibre Research Institute, Trondheim, Norwey
    • 年月日
      2014-10-28 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Length evaluation of rigid cellulose nanofibrils based on shear viscosity measurement2014

    • 著者名/発表者名
      Reina Tanaka, Hiromasa Hondo, Tsuguyuki Saito, and Akira Isogai
    • 学会等名
      Japanese-European Workshop, "Cellulose and functional polysaccharides"
    • 発表場所
      Fraunhofer IAP, Berlin, Germany
    • 年月日
      2014-10-14 – 2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] セルロースナノフィブリルの剛直性と レオロジー特性の関係2014

    • 著者名/発表者名
      田仲玲奈、齋藤継之、磯貝 明
    • 学会等名
      セルロース学会年次大会
    • 発表場所
      鹿児島大学郡元キャンパス 稲盛会館
    • 年月日
      2014-07-17 – 2014-07-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ずり粘度測定による木材ナノセルロースの長さ測定2014

    • 著者名/発表者名
      田仲玲奈、齋藤継之、石井大輔、磯貝 明
    • 学会等名
      レオロジー学会年次大会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 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] Length evaluation of nanocelluloses using shear viscosity measurement2014

    • 著者名/発表者名
      Tanaka R., Saito T., Ishii D., Isogai, A.
    • 学会等名
      ACS national meeting
    • 発表場所
      Dallas, USA
    • 年月日
      2014-03-16
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ずり粘度測定による木材セルロースナノフィブリルの長さ評価2013

    • 著者名/発表者名
      田仲玲奈、齋藤継之、石井大輔、磯貝明
    • 学会等名
      繊維学会夏季セミナー
    • 発表場所
      桐生市市民文化会館(群馬県)
    • 年月日
      2013-08-09
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ずり粘度測定によるTEMPO酸化セルロースナノフィブリルの長さ評価2013

    • 著者名/発表者名
      田仲玲奈、齋藤継之、石井大輔、磯貝明
    • 学会等名
      セルロース学会
    • 発表場所
      京都大学宇治キャンパス(京都府)
    • 年月日
      2013-07-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] TEMPO酸化セルロースナノフィブリル分散液のレオロジー特性と長さ評価2013

    • 著者名/発表者名
      田仲玲奈、齋藤継之、石井大輔、磯貝明
    • 学会等名
      繊維学会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2013-06-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Determination of average lengths of TEMPO-oxidized cellulose nanofibrils (TOCNs) dispersed in water by rheological method2013

    • 著者名/発表者名
      Tanaka R., Saito T., Ishii D., Isogai, A.
    • 学会等名
      ACS national meeting
    • 発表場所
      New Olreans, USA
    • 年月日
      2013-04-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] セルロースナノファイバーの調製、分散・複合化と製品応用2015

    • 著者名/発表者名
      田仲玲奈、齋藤継之、石井大輔、磯貝 明
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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