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ナノ領域における無機粒子の凝集・分散現象の制御と新しいナノコンポジット材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18760504
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関名古屋大学

研究代表者

棚橋 満  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教 (70314036)

研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2007年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2006年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード酸化チタン / 酸化アルミニウム / 酸化亜鉛 / 高分子 / ナノコンポジット / 凝集 / 分散 / 溶融混練 / コロイダルシリカ / ナノ粒子 / 粒子配列
研究概要

昨年度に引き続き,分散粒子の表面改質を要しない簡便な直接溶融混練法による有機・無機ナノコンポジットの創製を目指し,当初の計画通り以下の研究を実施した。
(1)溶融混練法による高分子中への分散に適した各種金属酸化物ナノ粒子多孔質凝集体の予備調製
粒径が10〜20nmの酸化チタン,酸化アルミニウム,酸化亜鉛の各種ゾルを出発原料として,ゾルのpH調整・無機塩添加操作により,各コロイド粒子水溶液分散系を不安定化(凝集促進)して,多孔質凝集体を調製した。その結果,pHや添加無機塩の種類・濃度により,凝集体の孔構造が大きく変化することを明らかにした。酸化チタン系では,凝集促進のための添加剤として無機塩の代わりに有機酸を所定量添加する実験も行い,無機塩添加の場合と比べて,より大きな孔を有する凝集体を調製できることが分かった。
(2)混練による溶融高分子中での凝集体の解砕・分散(コンポジット化)
研究(1)にて予備調製した凝集体を,親・疎水性が異なる複数の高分子とともにそれぞれ混練し,溶融高分子内部に発生するせん断力で凝集体を解砕して各金属酸化物粒子を分散させることを試みた。用いる高分子の粘度特性を考慮して,せん断力を可能な限り高い状態となる混練条件を検討した。結果としては,昨年度のシリカの場合ほどの良好な分散結果が得られなかったものの,解砕メカニズムに関する情報が得られ,混練時間を長くするなどの混練条件のさらなる検討により,分散性の改善の可能性が示唆された。
(3)シリカ/フッ素高分子系ナノコンポジットの引張り特性評価
昨年度調製に成功したシリカ/フッ素高分子ナノコンポジットを引張り試験に供した。シリカ分散粒径がナノスケールまでサイズダウンすると,伸びが低下しない等の特異な特性が発現することが分かった。
(4)本研究のまとめと報告
本研究の成果を学術論文あるいは国内・国際会議にて発表した(裏面の11.研究発表を参照のこと)。

報告書

(2件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2008 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Melt Flow and Mechanical Properties of Silica/Perfluoropolymer Nanocomposites Fabricated by Direct Melt-Compounding without Surface Modification on Nano-Silica2008

    • 著者名/発表者名
      M. Tanahashi, Y. Watanabe, T. Fujisawa, (他2名)
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Silica/Perfluoropolymer Nanocomposites Fabricated by Direct Melt-Compounding: A Novel Method without Surface Modification on Nano-Silica2007

    • 著者名/発表者名
      M. Tanahashi, M. Hirose, Y. Watanabe, (他2名)
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology 7

      ページ: 2433-2442

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and Mechanical Properties of Silica/Perfluoropolymer Nanocomposites by Direct Melt-Compounding without Surface Modification on Nano-Silica2007

    • 著者名/発表者名
      M. Tanahashi, Y. Watanabe, T. Fujisawa, (他2名)
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on EcoTopia Science 2007 (ISETS07)

      ページ: 1238-1244

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノテクノロジーを活用した材料開発の課題と展望~有機・無機ナノコンポジット材料の研究を通して~2007

    • 著者名/発表者名
      棚橋 満, 武田邦彦
    • 雑誌名

      Polyfile 44(516)

      ページ: 21-24

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Organic/Inorganic Nanocomposites Prepared by Mechanical Smashing of Agglomerated Silica Fine Particles in Molten Thermoplastic Resin2006

    • 著者名/発表者名
      M.Tanahashi, M.Hirose, J.-C.Lee, K.Takeda
    • 雑誌名

      Polymers for Advanced Technologies 17(11-12)

      ページ: 981-990

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 親水性表面を有するシリカ粒子の高分子への分散2006

    • 著者名/発表者名
      渡邉佑典, 棚橋 満, 武田邦彦
    • 雑誌名

      高分子論文集 63(11)

      ページ: 734-744

    • NAID

      10019274407

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Silica/Perfluoropolymer Nanocomposites Fabricated by Direct Melt-Compounding : A Novel Method without Surface Modification on Nano-Silica

    • 著者名/発表者名
      M.Tanahashi, M.Hirose, Y.Watanabe, J.-C.Lee, K.Takeda
    • 雑誌名

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology (印刷中)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] シリカ表面の疎水化処理を用いないシリカ/ポリプロピレンナノコンポジットの簡易的調製法の開発および本コンポジットの結晶化挙動2008

    • 著者名/発表者名
      渡邉佑典, 棚橋満, 藤澤敏治
    • 学会等名
      JCOM-37 -材料・構造の複合化と機能化に関するシンポジウム-
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2008-03-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and Mechanical Properties of Silica/Perfluoropolymer Nanocomposites by Direct Melt-Compounding without Surface Modification on Nano-Silica2007

    • 著者名/発表者名
      M. Tanahashi, Y. Watanabe, T. Fujisawa, (他2名)
    • 学会等名
      International Symposium on EcoTopia Science 2007 (ISETS07)
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      2007-11-24
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ゾル分散系の不安定化によるシリカナノ粒子凝集体の調製とその粒子配列状態の制御2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉佑典, 棚橋満, 藤澤敏治(他1名)
    • 学会等名
      粉体工学会2007年秋期研究発表会
    • 発表場所
      ホテルコスモスクエア国際交流センター
    • 年月日
      2007-10-16
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Silica Nanoparticle Agglomerates with Controlled Packing Structure and Their Dispersion Characteristics into Polypropylene2007

    • 著者名/発表者名
      M. Tanahashi, Y. Watanabe, T. Fujisawa
    • 学会等名
      The 10th Pacific Polymer Conference (PPC 10)
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center
    • 年月日
      2007-10-05
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] ナノサイズのシリカ粒子が分散したポリマーコンポジットの簡便かつ高汎用性調製法2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉佑典, 棚橋満, 藤澤敏治(他1名)
    • 学会等名
      資源・素材2007(名古屋)-平成19年度資源・素材関係学協会合同秋季大会-
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2007-09-25
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 無機ナノ粒子凝集体の構造と高分子材料への分散性2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉佑典, 棚橋満, (他1名)
    • 学会等名
      第53回高分子研究発表会(神戸)
    • 発表場所
      兵庫県中央労働センター
    • 年月日
      2007-07-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液中におけるシリカナノ粒子の凝集現象とその凝集体評価2007

    • 著者名/発表者名
      渡邉佑典, 棚橋満, (他1名)
    • 学会等名
      日本材料学会第56期学術講演会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2007-05-19
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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