| 研究課題/領域番号 |
20H02797
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
宇山 浩 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (70203594)
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| 研究分担者 |
徐 于懿 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (10757678)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | バクテリアセルロース / 導電性高分子 / 温度応答性高分子 / 複合材料 / ゲル / ウェラブルデバイス / バクテリアセルルース / 多糖類 / ポリビニルアルコール / カルボキシメチルセルロース |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究ではバクテリアセルロース（BC）の特異な層状構造に着目し、層間に機能分子を挿入することで新規な刺激応答性複合材料を創製する。特異なBCの特徴を活かして、刺激応答機能分子を凝集させることなく均一にBCゲル層間に挿入することで、水分、熱、光、電場に応答する一次元的な形状変化、構造異方性の機能を搭載した材料を創出する。また、BCにポリマーを複合化することによる複合ゲルの機械的性質の改善にも取り組む。
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| 研究実績の概要 |
バクテリアセルロース（BC）ゲルは面方向においては均一なナノサイズのネットワーク構造を有するが、厚み方向にはミクロンサイズの層状構造をもつという異方性を有する。本研究はBCの特異な構造・性質を元に、BCの層間に刺激応答分子を挿入・固定化することにより、外部刺激に応答して一次元的に膨潤・収縮する材料を開発する。今年度はBCを基盤とする導電性ハイドロゲルに温度応答性を付与した。ポリ(4-スチレンスルホン酸ナトリウム) (PSS) をグラフト化したBCゲルに導電性高分子（ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン) (PEDOT) を複合化したハイドロゲル (BC-g-PSS/PEDOT) 中でN-イソプロピルアクリルアミド (NIPAM)とN,N’-メチレンビスアクリルアミドを重合した。この複合ゲルはLCST以上の温度の水（50℃）に浸漬すると約200秒で一軸方向に収縮し、約35%の収縮率であり、その他の方向への収縮率は5%程度であった。BC-g-PSS/PEDOTゲルでは、PNIPAM由来のネットワークは面方向に膨潤することができたが、層方向ではBC層の強固な結合により膨潤は制限されたと考えられる。この間の重量減少は約30％であり、20℃に戻すと重量がほぼ100％に戻り、可逆性を示した。温度変化による抵抗値を二端子法により測定したところ、面方向ではLCSTより高い温度になると抵抗値が小さくなる一方で、層方向では抵抗値はほぼ一定であった。繰り返し20℃と50℃のスイッチングを行うと、抵抗変化が面方向の方が大きく、層方向ではより小さいことがわかった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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