| 研究課題/領域番号 |
20K05635
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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 | 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
高田 慎一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究副主幹 (70435600)
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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: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | 高分子ゲル / 中性子小角散乱 / NIPA / 小角中性子散乱 / SANS |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高分子ゲルの驚異的な水の保持能力、弾力性、体積相転移などの様々な物性・機能性は、形成される構造に強く依存する。そのため、これまで光 / X線 / 中性子散乱法を用いた構造解析が実施され、高分子ゲルの構造を「海島構造モデル」として議論されてきた。しかし、このモデルだけでは高分子ゲルの様々な物性・機能性の要因を明確に説明することは困難であった。本研究では、より精密な構造解析を実現するために、中性子の軽水素と重水素の散乱能の違いを利用することにより、高分子ゲル の「主鎖」および「側鎖」の各部位が構築する構造を明らかにし、ゲルの構造と機能発現のメカニズムを解明する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高分子ゲルの「主鎖」及び「側鎖」の各部位が構築する構造を明らかにし、高分子ゲルの構造不均一性の発現メカニズム、体積相転移時の各部位の 役割、さらに水分子と側鎖の相互作用などを解明することが目的である。令和５年度は、温度・湿度制御環境下におけるN-イソプロピルアクリルアミドゲルの引張試験を実施するための環境整備として、湿度発生装置を引張試験機と組み合わせて動作試験することにより、約５°Cから80°C、湿度は約0.5%から80%の範囲を制御可能な温湿度環境下引張試験測定システムを構築することができた。その測定システムを用いて、N-イソプロピルアクリルアミドゲルの引張試験を実施することで、低湿度と高湿度において、応力ひずみ曲線から得られる引張弾性率に２倍以上の差があることが判明した。今後、部分重水素化されたN-イソプロピルアクリルアミドゲルを用いて、温湿度環境下引張試験測定と小角中性子散乱測定の同時測定を実施することで、引張強度変化に対して、高分子ゲルの「主鎖」及び「側鎖」がどのように影響しているのか評価する予定である。
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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5年度後半に、温湿度制御延伸下でのin-stu中性子小角散乱測定を実施する計画であった。しかし、測定に使用する延伸装置については、高分子ゲルを用いた動作試験まで実施することができたが、in-stu中性子小角散乱測定を実施するまでには至らなかった。以上のことから、現在までの進捗状況はやや遅れていると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度は、温湿度制御引張装置の整備を進め、N-イソプロピルアクリルアミドゲルと部分重水素化された同ゲルを、延伸環境下で中性子小角散乱測定を実施することで、延伸により高分子ゲルの「主鎖」及び「側鎖」が構築する構造を評価するとともに、高分子ゲルの引張挙動のメカニズムを明らかにする。
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