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動的共有結合化学に基づく修復性とメカノクロミック特性を併せ持つ架橋高分子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16J07264
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・繊維材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

小菅 孝浩  東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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)
キーワード動的共有結合化学 / 自己修復性材料 / メカノクロミック材料 / 架橋高分子 / 修復性材料
研究実績の概要

室温において解離・付加の平衡状態にあり、また、力学的刺激により青色の安定ラジカルを生じるジアリールビベンゾフラノン(DABBF)骨格を利用した、機能性材料に関する研究を行った。
一昨年度に行った、DABBFとナフトピランを組み合わせて用いた複数の色変化を示す力学応答性材料(マルチカラーメカノクロミック材料)に関する、米国イリノイ大学、スタンフォード大学との共同研究の成果をまとめた投稿論文を執筆し、受理された。
また、DABBFの結合組み換え反応性と周囲環境の運動性との相関に関する研究も行った。DABBF骨格をポリマードメイン中、あるいはシリカ架橋点に有するポリマー/シリカコンポジットを系統的に合成し、動的粘弾性測定、電子スピン共鳴(ESR)測定により構造再編成能を比較した。その結果、運動性が高いポリマードメイン中にDABBFを有するコンポジットがDABBFの結合組み換え反応に起因する構造再編成性を示すことを見出した。この研究成果について論文の執筆も行った。
さらに、DABBFを架橋点間に有する架橋ポリウレタンとDABBFアルコキシシラン誘導体から優れた力学物性、メカノクロミック特性、自己修復性を有するポリマー/シリカナノハイブリッドを得ることにも成功した。ESR測定を用いた評価により、ポリマードメイン中の運動性の高いDABBFが結合組み換え特性に基づいた自己修復性を発現し、ポリマー/シリカ界面の運動性の低いDABBFがメカノクロミック特性を発現していることを明らかにした。この研究成果に関しても、論文の執筆を行った。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] イリノイ大学/スタンフォード大学(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] イリノイ大学アーバナ-シャンペーン校(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Multicolor Mechanochromism of a Polymer/Silica Composite with Dual Distinct Mechanophores2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuge Takahiro、Zhu Xiaolei、Lau Vivian M.、Aoki Daisuke、Martinez Todd J.、Moore Jeffrey S.、Otsuka Hideyuki
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 号: 5 ページ: 1898-1902

    • DOI

      10.1021/jacs.8b13310

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Polymer-Inorganic Composites with Dynamic Covalent Mechanochromophore2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kosuge, K. Imato, R. Goseki, H. Otsuka
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 49 号: 16 ページ: 5903-5911

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b01333

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of a Polymer/Silica Nanohybrid with Both Healability and Mechanochromic Properties Based on Dynamic Covalent Chemistry2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Daisuke Aoki, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      日本化学会第99回春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Polymer-Inorganic Composite Networks Showing Multicolor Mechanochromism with Dual Mechanochromophores2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Maxwell J. Robb, Abigail J. Halmes, Vivian M. Lau, Daisuke Aoki, Jeffrey S. Moore, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      Polymer Network and Gels 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 動的共有結合化学に基づく修復性とメカノクロミック特性を併せもつ(ポリマー/シリカ)コンポジットの開発2018

    • 著者名/発表者名
      小菅孝浩、青木大輔、大塚英幸
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Multicolor Mechanochromic Polymer-Inorganic Composites Based on Dual Mechanophores with Different Properties2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Maxwell J. Robb, Abigail J. Halmes, Vivian M. Lau, Daisuke Aoki, Jeffrey S. Moore, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      CEMSupra 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2つのメカノフォアから成る多色性メカノクロミック(高分子・無機)コンポジット材料2018

    • 著者名/発表者名
      小菅孝浩
    • 学会等名
      関東高分子若手研究会2017年度 学生発表会・交流会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Multicolor Mechanochromism of Polymer-Inorganic Composites Based on Dual Mechanochromophores2018

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Maxwell J. Robb, Abigail J. Halmes, Vivian M. Lau, Daisuke Aoki, Jeffrey S. Moore, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      日本化学会 第98回春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Reactivity of mechanochromophore in organic-inorganic composites2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      日本化学会 第97回春季年会(2017)
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Reactivity of diarylbibenzofuranone in cross-linked polymers prepared by sol-gel method2017

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      254th American Chemical Society National Meeting & Exposition
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Properties of Mechanochromic Polymer/Silica Composites with Dynamic Covalent Mechanophore2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      Silicon-Containing Polymers and Composites
    • 発表場所
      Omni Hotel, San Diego, California, USA
    • 年月日
      2016-12-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanical Activation of Dynamic Covalent Mechanochromophore in Polymer/Silica Nanocomposite Elastomers2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      The International Rubber Conference 2016
    • 発表場所
      Kitakyushu International Conference Center, Kitakyusyu, Japan
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and Properties of Rigid or Elastic Organic-Inorganic Composites with Mechanochromophore2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Kosuge, Keiichi Imato, Raita Goseki, Hideyuki Otsuka
    • 学会等名
      IUPAC-PSK 40
    • 発表場所
      International Convention Center Jeju, Jeju, Korea
    • 年月日
      2016-10-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] メカノクロモフォアを有する有機・無機ハイブリッドの力学的刺激に対する反応性2016

    • 著者名/発表者名
      小菅孝浩、今任景一、後関頼太、大塚英幸
    • 学会等名
      第65回高分子学会年討論会
    • 発表場所
      神奈川大学 横浜キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 色調変化により応力を検知する有機・無機ナノコンポジット2016

    • 著者名/発表者名
      小菅孝浩、今任景一、後関頼太、大塚英幸
    • 学会等名
      平成28年度未踏科学サマー道場
    • 発表場所
      東京大学フューチャーセンター(千葉県柏市)
    • 年月日
      2016-08-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 有機・無機ハイブリッド中に組み込まれたメカノクロミック動的共有結合ユニットの反応性2016

    • 著者名/発表者名
      小菅孝浩、今任景一、後関頼太、大塚英幸
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場・展示場(兵庫県神戸市中央区)
    • 年月日
      2016-05-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] イリノイ大学ムーアグループホームページ

    • URL

      https://mooregroup.beckman.illinois.edu/publications

    • 関連する報告書
      2018 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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