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ナノダイヤモンドを用いた高屈折率・高アッベ数ハイブリッド材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 16J06696
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 有機・ハイブリッド材料
研究機関山形大学

研究代表者

榎本 航之  山形大学, 大学院理工学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
2017年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2016年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードエポキシ樹脂 / 有機無機ハイブリッド / ナノ分散屈折率制御 / SAXS / ジルコニア / 有機-無機ハイブリッド / ナノ分散 / 屈折率制御 / 屈折率勾配特性
研究実績の概要

申請者は、水中に分散するZrO2ナノ微粒子に関してX線回折(XRD)、透過型電子顕微鏡(TEM)、動的光散乱(DLS)、SAXS、多角度光散乱サイズ排除クロマトグラフィー(SEC-MALS)、および密度測定による各種物性値の決定法を提案した。
申請者は、表面処理剤フリーハイブリッド化手法で調製したZrO2/エポキシハイブリッド材料に関してLorentz-Lorenz理論、Freznel反射、Rayleigh散乱、およびLambert-Beer理論を組み合わせた理論により屈折率および透過率を予測することに成功した。また、屈折率の波長依存性に線形近似式を適応することでアッベ数を予測することに成功した。また、ビスフェノールA型(BADGE)、脂環式(CEL)、およびイソシアヌル型(TEPIC)ベースのエポキシ樹脂とのハイブリッド化を行った。得られた材料の屈折率とアッベ数は有機材料におけるトレードオフの関係を打破し、屈折率が1.8でアッベ数が50程度の高屈折率かつ高アッベ数な光学材料を創製した。
申請者は、表面処理剤フリーハイブリッド化手法で調製したZrO2/エポキシハイブリッド材料に関してSAXS測定を用いたZrO2ナノ微粒子のナノ構造解析に取り組んだ。水、エポキシモノマー、および樹脂中における粒子内散乱因子P(q)プロファイルは、ほぼ一致しShoultz分布を考慮した散乱モデル(黒破線)でよく記述できることを証明した。また、粒子間構造因子はPercus-Yevickの積分近似式にサイズ分布を考慮することで実験値をよく記述できることがわかった。これは、統計熱力学から導出された動径分布関数から得られる古典理論がハイブリッド材料中の無機ナノ微粒子に適応できることを証明した初めての例である。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (5件)

  • [雑誌論文] Surface Modifier-Free Organic?Inorganic Hybridization To Produce Optically Transparent and Highly Refractive Bulk Materials Composed of Epoxy Resins and ZrO2 Nanoparticles2018

    • 著者名/発表者名
      Enomoto Kazushi、Kikuchi Moriya、Narumi Atsushi、Kawaguchi Seigou
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 10 号: 16 ページ: 13985-13998

    • DOI

      10.1021/acsami.8b00422

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Unique Hydrophobization and Hybridization via Direct Phase Transfer of ZrO2 Nanoparticles from Water to Toluene Producing Highly Transparent Polystyrene and Poly(methyl methacrylate) Hybrid Bulk Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Enomoto Kazushi、Ichijo Yusuke、Nakano Masahiko、Kikuchi Moriya、Narumi Atsushi、Horiuchi Shin、Kawaguchi Seigou
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 50 号: 24 ページ: 9713-9725

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b02155

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ZrO2ナノ微粒子含有熱硬化性および熱可塑性ハイブリッド光学材料の創製2017

    • 著者名/発表者名
      榎本航之、菊地守也、鳴海敦、川口正剛
    • 雑誌名

      色材協会誌

      巻: 90 ページ: 22-29

    • NAID

      130006770619

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ハイブリッドエポキシバルク材料2016

    • 著者名/発表者名
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 36 ページ: 25-33

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] “表面処理剤フリー”エポキシ樹脂/ZrO2 ナノ微粒子ハイブリッド材料の光学特性2018

    • 著者名/発表者名
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] エポキシ樹脂/ZrO2 ナノ微粒子ハイブリッド材料のSAXS 解析2018

    • 著者名/発表者名
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Epoxide-based orgainc inorgainc nano-hybrid materials using surface modifier-free hybridization method toward highly effective filling of ZrO2 nano-particles2017

    • 著者名/発表者名
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • 学会等名
      Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference (ANNC) 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面処理剤フリーハイブリッド化手法によるエポキシハイブリッド材料の創製、光学特性、および構造解析2017

    • 著者名/発表者名
      榎本航之, 菊地守也, 鳴海敦, 川口正剛
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High Refractive Epoxy/ZrO2 Nano-hybrid Optical Materials Prepared by Surface Modifier-free Hybridization Method2016

    • 著者名/発表者名
      Kazushi Enomoto, Moriya Kikuchi, Atsushi Narumi, Seigou Kawaguchi
    • 学会等名
      the 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      Fukuoka International Congress Center
    • 年月日
      2016-12-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 表面処理剤フリー有機-無機ハイブリッド化手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      榎本航之
    • 学会等名
      2016高分子学会東北支部研究発表会
    • 発表場所
      山形大学工学部フロンティア有機システムイノベーション拠点(11号館)未来ホール
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] エポキシドをベースとした有機-無機ナノハイブリッドフィルムの特異な光学特性2016

    • 著者名/発表者名
      榎本航之、菊地守也、鳴海敦、川口正剛
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学 横浜キャンパス
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] エポキシドをベースとした有機-無機ナノハイブリッド光学材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      榎本航之、菊地守也、鳴海敦、川口正剛
    • 学会等名
      第65回高分子年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 「高分子微粒子ハンドブック」, 第2編 第1章 合成的手法, 第3節 分散重合2017

    • 著者名/発表者名
      榎本航之, 菊地守也, 川口正剛
    • 総ページ数
      19
    • 出版者
      CMC出版
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 「機能性モノマーの使い方・選び方・事例集」, 第10章 高分子の構造, 組成, 反応解析技術, 第6節 長鎖分岐高分子の分子特性解析技術2017

    • 著者名/発表者名
      榎本航之, 菊地守也, 川口正剛
    • 総ページ数
      9
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] 機能性モノマーの使い方・選び方・事例集、第13章 高分子の構造、組成、反応解析技術、第8節 長鎖分岐高分子の分子特性解析技術2017

    • 著者名/発表者名
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • 出版者
      技術情報教会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] エポキシ樹脂の○○化/機能性の向上、第6章 ハイブリッド・複合化で機能性向上、第2節 ZrO2ナノ微粒子を用いたエポキシ樹脂の高屈折率化2016

    • 著者名/発表者名
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] 元素ブロック材料の創出と応用展開、第3章 感光性材料、第3節 ZrO2ナノ微粒子を用いた高透明光学樹脂の設計2016

    • 著者名/発表者名
      榎本航之、菊地守也、川口正剛
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      CMC出版
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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