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新規な階層的な多孔構造を有する複合材料の創製と応用

研究課題

研究課題/領域番号 17H03114
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関大阪大学

研究代表者

宇山 浩  大阪大学, 工学研究科, 教授 (70203594)

研究分担者 麻生 隆彬  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50548378)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2019年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2018年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワードバクテリアセルロース / モノリス / ポリアクリロニトリル / エチレン-ビニルアルコール共重合体 / 複合材料 / 相分離 / 電気二重層キャパシタ / 炭素材料
研究成果の概要

本研究は新規な階層的な多孔構造を有する複合材料の創製・構造制御および機能化を目的とする。積層構造を有するバクテリアセルロース(BC)に着目し、BC存在下にポリマー溶液の粘弾性相分離を行うことで、マクロにはBCの積層構造(2D構造)、ミクロにはBC由来のセルロースナノファイバー(CNF)と相分離により得られる高分子多孔質体(モノリス)骨格からなる3D/3D構造を有する複合材料を開発した。ポリマーとしてポリアクリロニトリル(PAN)とエチレン-ビニルアルコール共重合体を用い、PANとの多孔質複合材料については焼成により炭素化し、電気化学的特性を評価した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多孔質炭素材料は繊維、吸着材、触媒担体、水素やメタンなどの貯蔵、蓄電デバイス等の様々な分野で応用されている。本研究で開発した多孔質炭素材料は電気二重層キャパシタ(EDLC)の電極としての応用が期待される。自動車のアシスト電源、無停電電源装置、発電変動の激しい太陽光発電の平準化デバイスなど、電力補助システムとして幅広く利用されている。本研究の成果は、このようなエネルギーデバイスの発展につながる点で社会的意義がある。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて 2021 2020 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (24件) (うち国際共著 3件、 査読あり 24件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 15件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] LIPI物理学センター(インドネシア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 西北大学/鄭州大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Visva-Bharati(インド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Northwest University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Surface modification of polycarbonate using the light-activated chlorine dioxide radical2020

    • 著者名/発表者名
      Jia Yankun、Asahara Haruyasu、Hsu Yu-I、Asoh Taka-Aki、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Applied Surface Science

      巻: 530 ページ: 147202-147202

    • DOI

      10.1016/j.apsusc.2020.147202

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of Interfacial Adhesion between Poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) and Silica Particles2020

    • 著者名/発表者名
      Tamiya Toshiki、Hsu Yu-I、Asoh Taka-Aki、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Industrial & Engineering Chemistry Research

      巻: 59 号: 30 ページ: 13595-13602

    • DOI

      10.1021/acs.iecr.0c02284

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual roles of cellulose monolith in the continuous-flow generation and support of gold nanoparticles for green catalyst2020

    • 著者名/発表者名
      Xie Zheng-Tian、Asoh Taka-Aki、Uetake Yuta、Sakurai Hidehiro、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 247 ページ: 116723-116723

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2020.116723

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superfast flow reactor derived from the used cigarette filter for the degradation of pollutants in water2020

    • 著者名/発表者名
      Xie Zheng-Tian、Asoh Taka-Aki、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Hazardous Materials

      巻: 400 ページ: 123303-123303

    • DOI

      10.1016/j.jhazmat.2020.123303

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anisotropic Conductive Hydrogels with High Water Content2020

    • 著者名/発表者名
      Qian Chen、Higashigaki Tatsuya、Asoh Taka-Aki、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 12 号: 24 ページ: 27518-27525

    • DOI

      10.1021/acsami.0c06853

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antioxidant activity and physical properties of pH-sensitive biocomposite using poly(vinyl alcohol) incorporated with green tea extract2020

    • 著者名/発表者名
      Wen Hanyu、Hsu Yu-I.、Asoh Taka-Aki、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 178 ページ: 109215-109215

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2020.109215

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anhydride-cured epoxy resin reinforcing with citric acid-modified cellulose2020

    • 著者名/発表者名
      Hsu Yu-I、Huang Lulu、Asoh Taka-Aki、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 178 ページ: 109213-109213

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2020.109213

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wet strength improvement of starch-based blend films by formation of acetal/hemiacetal bonding2020

    • 著者名/発表者名
      Jia Yuxiang、Asoh Taka-Aki、Hsu Yu-I、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 177 ページ: 109197-109197

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2020.109197

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of starch retrogradation on wet strength and durability of cellulose nanofiber reinforced starch film2020

    • 著者名/発表者名
      Soni Raghav、Asoh Taka-Aki、Hsu Yu-I、Shimamura Michiyo、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 177 ページ: 109165-109165

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2020.109165

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchical silica monolith prepared using cellulose monolith as template2020

    • 著者名/発表者名
      Lyu Yanting、Asoh Taka-Aki、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 177 ページ: 109164-109164

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2020.109164

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Composite hydrogels reinforced by cellulose-based supramolecular filler2020

    • 著者名/発表者名
      Sugawara Akihide、Asoh Taka-Aki、Takashima Yoshinori、Harada Akira、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Polymer Degradation and Stability

      巻: 177 ページ: 109157-109157

    • DOI

      10.1016/j.polymdegradstab.2020.109157

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hierarchically Porous Sponge for Oily Water Treatment: Facile Fabrication by Combination of Particulate Templates and Thermally Induced Phase Separation Method2018

    • 著者名/発表者名
      Guowei Wang, Lusha Peng, Bin Yu, Shiguo Chen, Zaochuan Ge, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      J. Ind. Eng. Chem.

      巻: 62 ページ: 192-196

    • DOI

      10.1016/j.jiec.2017.12.057

    • 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] Sea cucumber mimicking bacterial cellulose composite hydrogel with ionic strength-sensitive mechanical adaptivity2018

    • 著者名/発表者名
      Chen Qian, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 54 号: 80 ページ: 11320-11323

    • DOI

      10.1039/c8cc05779f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Cellulose Acetate/Amygdalus Pedunculata Shell-derived Activated Carbon Composite Monolith for Phenol Adsorption2018

    • 著者名/発表者名
      Qiancheng Xiong, Qiuhong Bai, Cong Li, Yuanyuan He, Yehua Shen, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 8 号: 14 ページ: 7599-7605

    • DOI

      10.1039/c7ra13017a

    • 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] Activated Carbon Monoliths Derived from Bacterial Cellulose/Polyacrylonitrile Composite as New Generation Electrode Materials in EDLC2018

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Dobashi, Jun Maruyama, Yehua Shen, Mahasweta Nandi, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polym.

      巻: 200 ページ: 381-390

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2018.08.016

    • 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] Facile fabrication of flexible bacterial cellulose/silica composite aerogel for oil/water separation2018

    • 著者名/発表者名
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 91 号: 7 ページ: 1138-1140

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180106

    • NAID

      130007404789

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Facile preparation of a novel transparent composite film based on bacterial cellulose and atactic polypropylene2018

    • 著者名/発表者名
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 91 号: 10 ページ: 1537-1539

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180173

    • NAID

      130007498105

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid uniaxial actuation of layered bacterial cellulose/ poly(N-isopropylacrylamide) composite hydrogel with high mechanical strength2018

    • 著者名/発表者名
      Qidong Wang, Taka-Aki Asoh, Hiroshi Uyama
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 8 号: 23 ページ: 12608-12613

    • DOI

      10.1039/c8ra01639a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unique Transitions in Morphology and Characteristics of Porous Poly(Lactic Acid) Enantiomers2018

    • 著者名/発表者名
      Kanno Tomonari、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Macromol. Chem. Phys.

      巻: 0 号: 7 ページ: 1700547-1700547

    • DOI

      10.1002/macp.201700547

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unique Ivy-Like Morphology Composed of Poly(lactic acid) and Bacterial Cellulose Cryogel2018

    • 著者名/発表者名
      Kanno Tomonari、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 3 号: 1 ページ: 631-635

    • DOI

      10.1021/acsomega.7b01968

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Hierarchical porous cellulose/activated carbon composite monolith for efficient adsorption of dyes2017

    • 著者名/発表者名
      Bai Qiuhong、Xiong Qiancheng、Li Cong、Shen Yehua、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 24 号: 10 ページ: 4275-4289

    • DOI

      10.1007/s10570-017-1410-y

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitrogen-doped biomass/polymer composite porous carbons for high performance supercapacitor2017

    • 著者名/発表者名
      Shu Yu、Maruyama Jun、Iwasaki Satoshi、Maruyama Shohei、Shen Yehua、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      J. Power Sources

      巻: 364 ページ: 374-382

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2017.08.059

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Activated Carbon Monolith Derived from <i>Amygdalus Pedunculata</i> Shell and Polyacrylonitrile for Supercapacitors2017

    • 著者名/発表者名
      Shu Yu、Maruyama Jun、Iwasaki Satoshi、Shen Yehua、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 90 号: 12 ページ: 1333-1336

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170211

    • NAID

      130006250389

    • ISSN
      0009-2673, 1348-0634
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of N-doped and shape-controlled porous monolithic carbons from polyacrylonitrile for supercapacitors2017

    • 著者名/発表者名
      Shu Yu、Maruyama Jun、Iwasaki Satoshi、Maruyama Shohei、Shen Yehua、Uyama Hiroshi
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 7 号: 68 ページ: 43172-43180

    • DOI

      10.1039/c7ra07003a

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] プラスチックとの共生 ~海洋生分解性プラスチック開発を通して~チックに求められること2021

    • 著者名/発表者名
      宇山浩
    • 学会等名
      京都合成樹脂研究会 京都市産業技術研究所
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bio-based Polymers Plant-based Bioplastics for Sustainable Development: Recent Progress and Advancement2020

    • 著者名/発表者名
      HIROSHI UYAMA
    • 学会等名
      Osaka University ASEAN Campus Summer Online Seminar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plant-based Bioplastics for Sustainable Development: Recent Progress and Advancement2020

    • 著者名/発表者名
      HIROSHI UYAMA
    • 学会等名
      NWPU Webinar
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bioplastics -Basic and Future Aspects-2020

    • 著者名/発表者名
      HIROSHI UYAMA
    • 学会等名
      4rd Joint Symposium of Osaka University with Higher Educational Institutions of Brunei Darussalam
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Plant-based Bioplastics for Sustainable Development: Recent Progress and Advancement2020

    • 著者名/発表者名
      HIROSHI UYAMA
    • 学会等名
      Sino-Japan Medical Textiles Forum
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] バイオ由来機能性高分子材料の開発2020

    • 著者名/発表者名
      宇山浩
    • 学会等名
      高分子同友会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] セルロース修飾法としての クエン酸変性の魅力と可能性2020

    • 著者名/発表者名
      宇山浩
    • 学会等名
      関西接着ワークショップ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Perspective and Future Scope of Nanocellulose-based Functional Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Uyama
    • 学会等名
      Asia Computational Materials Design Workshop Malaysia 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノセルロースの構造を活かした機能材料2018

    • 著者名/発表者名
      宇山 浩
    • 学会等名
      産学高分子研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Uyama
    • 学会等名
      IUPAC 14th International Conference on Novel Materials and Their Synthesis (NMS-XIV)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Uyama
    • 学会等名
      4th International Symposium on Frontier of Applied Physics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Uyama
    • 学会等名
      International Conference on Advanced and Applied Petroleum, Petrochemicals, and Polymers in 2018 (ICAPPP 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Uyama
    • 学会等名
      Pure and Applied Chemistry International Conference 2019 (PACCON 2019)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] セルロースモノリスの開発と前処理カラムへの応用2018

    • 著者名/発表者名
      宇山 浩
    • 学会等名
      質量分析オープンイノベーション協働ユニットキックオフシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2017

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      Yuan Ze University
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2017

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      25th Polychar 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2017

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      IUPAC 13th International Conference on Novel Materials and Their Synthesis
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional Nanocomposites Based on Bacterial Cellulose2017

    • 著者名/発表者名
      H. Uyama
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Green Technology for Value Chains
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科応用化学専攻 高分子材料化学領域 宇山研究室

    • URL

      http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~uyamaken/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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