| 研究課題/領域番号 |
20K05582
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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34030:グリーンサステイナブルケミストリーおよび環境化学関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
田中 稔久 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (20373326)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | バイオベースポリマー / ポーラス構造 / 繊維 / 高機能化 / バイオベースポリマー繊維 / 異形断面 / 薬物含浸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
（１）バイオベースポリマー繊維の作製条件の検討として、微結晶核延伸法の実験条件（冷結晶化・延伸・熱処理条件）の検討を行う。また、ポーラス構造の形成条件（多孔質化の条件、不透明・透明繊維の作製）の検討を行う。
（２）バイオベースポリマーの異形断面繊維の作製として、異形断面繊維（丸型・十字型・三角型・星型など）の作製条件の検討を行う。
（３）ポーラス構造を有する繊維内部への薬剤含浸として、繊維内部への薬剤含浸方法と条件検討を実施する。
（４）バイオベースポリマー繊維の物性評価として、異形断面繊維の物性評価（分解性・保温性・表面特性・風合いなど）、繊維内部の薬剤含有量の算出と薬剤徐放性の評価を行う。
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| 研究実績の概要 |
海水・河川・土壌中の細菌により容易に分解する「バイオベースポリマー」を使った製品開発が期待されている。しかし、バイオベースポリマーを従来のプラスチック製品の代替材料として使用する場合、生産コストの削減、機能性・物性の向上（加工性の改善・高強度化・分解性の制御・表面特性の制御）など、達成しなければならない課題は多い。
以上のような、バイオベースポリマーの利用・普及において克服すべき課題として、機能性や物性を向上させるために、微結晶核延伸法（冷結晶化）により作製したバイオベースポリマー繊維の高機能化を目指した。
バイオベースポリマー試料として、微生物産生脂肪族ポリエステルのポリ[(R)-3-ヒドロキシブチレート]の共重合体である、ポリ[(R)-3-ヒドロキシブチレート-co-(R)-3-ヒドロキシヘキサノエート] (P(3HB-co-3HH))を用いた。
溶融紡糸後、一定環境条件で延伸を実施することで、ポーラス構造を有するP(3HB-co-3HH)繊維を作製した。ポーラス構造の形成制御のために、冷結晶化条件において、異なる溶媒、温度、時間を検討することで、微細なマイクロポーラス構造だけでなく、マクロな中空構造の形成が認められた。マクロな中空構造の形成条件は明らかになってきたが、形成メカニズムや主たる要因は、まだ明確になっていない。
また、微結晶核延伸法（冷結晶化）を溶融フィルムに適用し、冷結晶化条件の検討により、ポーラス構造を有するP(3HB-co-3HH)フィルムの作製に成功した。作製した内部構造の異なるP(3HB-co-3HH)フィルムの力学物性や透明性、構造解析を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和２・2020年度は、新型コロナウィルス感染症拡大により、大学や研究室内での実験の実施が禁止・制限された。令和３・2021年度から令和４・2022年度にかけ、実験の実施は可能となったが、当初の研究計画から変更の必要があり、研究計画に沿った詳細な実験条件の検討が実施できなかった。また、計画通りの経費使用もできなかった。令和５・2023年度は、当初の研究計画から変更した実験計画に沿って成果が得られたが、全体の進捗状況としては、遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究実施計画としては、当初計画していた４年間では達成できなかった課題を、５年目（令和６・2024年度）に実施することを目標とする。具体的には、バイオベースポリマー繊維の作製条件の検討を実施する。条件検討により作製した試料に関して、物性評価・機能性の付与を行い、バイオベースポリマー繊維の高機能化を目指す。随時、得られた結果について取りまとめ、学会発表や論文等により成果の発表を行う予定である。
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