| 研究課題/領域番号 |
19K05594
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
武野 宏之 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (70302453)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | コンポジットゲル / タフネス / ナノファイバー / アクチュエーター / イオンゲル / セルロースナノファイバー / キトサンナノファイバー / 分子量 / バイオベースナノファイバー / タフネス機構 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、申請者がこれまで提案している力学的タフネスを得るためのキーファクターをもとにして、力学特性に優れたバイオベースナノファイバー/高分子コンポジットゲルを作製し、以下の知見を得る。1)ゲルの力学物性におけるナノファイバー長の効果を明らかにする、2) ナノファイバー・高分子間の相互作用およびゲルの階層構造を調査し、それらを力学物性と比較することにより、構造と力学物性の相関関係を明らかにする、3)上記の結果に基づいて、本ゲルのタフネス機構のモデルを提案する、4)イオン液体を溶媒に用いたイオンゲルを作製し、アクチュエーターとしての応用を検討する。
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| 研究成果の概要 |
バイオベースナノファイバーを用いて、力学的にタフな高分子ハイドロゲルおよびイオンゲルを作製し、その構造を詳細に調査した。本研究の成果として、高強度でタフなゲルを作製するためには、複数の架橋構造からなるゲルを作製することが有効であることを明らかにした。具体的には、二種類の補強材（ナノファイバーや無期微粒子）の使用や補強材と低分子架橋剤との併用がタフなゲル作製に有効であることを示した。また、作製した高強度イオンゲルを用いて、低電圧で駆動可能・耐久性の優れた三層型イオンゲルアクチュエーターの開発に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られた知見は、力学的にタフなコンポジットゲル作製の指針を与えるものであり、社会的な意義は大きいと考える。また、タフなゲルを作製するための３つのキーファクター（i)補強材の分散性、(11)超高分子量高分子の使用、(iii)補強材とネットワーク高分子の結合が本研究においても重要であることが明らかとなった。さらに、低濃度での架橋剤を用いることで超高分子量高分子の代用となることを示した。この知見は、超高分子量高分子の合成が困難な高分子からなるタフなコンポジットゲル作製において有効であると考える。
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