| 研究課題/領域番号 |
19K12404
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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64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 東洋大学 |
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研究代表者 |
清田 佳美 東洋大学, 経済学部, 教授 (60216504)
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| 研究分担者 |
小川 熟人 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (50611109)
鈴木 孝弘 東洋大学, 経済学部, 教授 (30192131)
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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 |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 調湿 / PVA / 静電紡糸 / キャピラリー / 吸着 / コロイド / ナノ繊維 / 吸着材 / 調湿剤 / 高分子繊維 / 剪断場 / 紡糸 / ハイドロゲル / 繊維 / ゲル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
静電紡糸法により作製したポリビニルアルコールゲルのナノ繊維は高い調湿性能を有することを確認した。しかしながら、この作製方法は原理的に生産性が低く、当該ゲルの不織布を社会実装するためにも量産性の高い作製方法の開発が求められる。一方で、ハイドロゲルのナノ繊維を容易に作製することは静電紡糸法以外には見当たらない。本研究は、コロイドナノ粒子とPVAのゲル化反応などを利用して、紡糸する手法を検討し、繊維径の細いゲル繊維を簡易に製造する手法の開発を試みる。ゲル化条件と生成するゲルの形態や紡糸条件と繊維の性状の相関を把握するとともに得られた繊維の調湿機能を評価する。
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| 研究実績の概要 |
静電紡糸法の装置を組み立て、PVA水溶液のナノ繊維作製を行った。作製したナノ繊維について、水分吸着データを取得して過年取得した吸着剤と性能比較を行って同等の吸着剤を生成していることを確認した。PVAの水溶液に単分散ナノコロイドをブレンドした水溶液について同様に静電紡糸を試みた。水分吸着性能はPVA水溶液を用いて作成した繊維と同等であった。作製したナノ繊維のSEM観察を行ったところ、コロイドがナノ繊維の中に混入している様子が優位に観察されなかった。一般にゲルはスピニングできないと理解されているが、コロイド粒子（５nm）についても同様の可能性があると考えられた。このためナノコロイドのエレクトロスピニングについて改めて文献調査により検討することとした。コロイド分散繊維作製を目指して、改めてキャピラリー化したガラスノズルを用いてコロイド混合PVA水溶液を射出ゲル化する手法の検討を行った。先端をテーパリングしたガラスキャピラリーを作製し、繊維を作製することは可能であったが、当初予定した細繊維のバンドルを形成することができていない。また、PVAゾルはゲル化はするものの、ゲル化時間を要するため、ゲル化を促進する工夫が必要であることを改めて確認した。一方、水分吸脱着特性を評価する測定系のRH測定精度と感度の改良を検討した。これまで適用した高分子膜型湿度計は低湿度測定の精度と応答速度が遅く、高性能のナノ繊維の応答速度を十分に捉えることが困難であったことから、半導体水分センサに置き換えてラインに設置した。これにより、高速高感度の水分量変化を測定可能にした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
キャピラリー射出によるナノ繊維化が思うようにできないこと、コロナ禍により実験遂行において困難が多数あったこと、高圧電源の設置において施設対応（独立アースの設置）が困難であったこと、学内業務が非常に多くなってしまったこと、研究代表者が病気により思うように研究を遂行できなかったことが挙げられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
繊維径の議論よりもコロイドを分散して繊維化した吸着材の作製と調湿特性データを優先取得して解析することとする。測定系および解析ツールは既に構築済みであることから吸着材の作製・性能評価を最優先して研究を推進する。
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