| 研究課題/領域番号 |
19H00831
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
堀田 篤 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30407142)
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| 研究分担者 |
前田 知貴 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 助教 (00754730)
黒川 成貴 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (50837333)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
45,630千円 (直接経費: 35,100千円、間接経費: 10,530千円)
2023年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2022年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2021年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2020年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2019年度: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
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| キーワード | スーパーエンジニアリングプラスチック / ナノファイバー / 耐熱性 / 力学物性 / 表面改質 / 溶解性 / 複合材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、ポリマー材料の中でも高い耐熱性を有し、さらに強度が極めて高いスーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）に着目し、そのナノファイバー化に向けた基盤研究を実施する。具体的な研究内容は、軟化温度を高く、ナノファイバー直径が小さく、さらには弾性率が高いスーパーエンプラナノファイバー（SEnF）を作製することである。その後、SEnFの微細構造（モルフォロジー）を最適化し、ナノファイバーが3次元的に絡み合ったナノフィルター構造の実現なども目指す。SEnFを用いた複合材料の基盤技術を確立し、SEnFの先駆的研究を実施することで、スーパーエンプラの実用範囲の拡大を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、ポリマー材料の中でも高耐熱性かつ高強度であるスーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）に着目し、スーパーエンプラナノファイバー（SEnF）を作製することを主目的とした。さらには、作製したSEnFの実用性をみることも目的とした。具体的には、化学的な改質プロセスを必要としない溶液作製条件を確立し、エレクトロスピニング（ES）法におけるナノファイバー作製条件を最適化することで、平均直径250 nm以下のSEnFを作製することができた。あわせて、SEnFの将来を見据えた研究として、SEnFをナノ強化材に用いた複合材料の作製に取り組み、汎用性ポリマーの高強度化を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
スーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ）は、ポリマー材料の中でも高耐熱性かつ高強度である。その一方で、ナノ形状への加工が極めて困難であることが知られている。特に、ナノオーダーの径を有するナノファイバーは、ナノ材料に共通した比表面積の高さに加え、アスペクト比（長さ/直径）も大きいため、3次元的な絡まり構造を構築できる点で、学術的にも大変に興味深い。また、フィルターや複合材料にも応用ができるため、社会的にも大きく期待される材料である。本研究では、エレクトロスピニング（ES）法を用いてナノファイバーを作製し、その利便性向上とスーパーエンプラの応用範囲拡大に向けて研究を遂行した。
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