| 研究課題/領域番号 |
20K15348
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人森林研究・整備機構 |
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研究代表者 |
田仲 玲奈 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (00813510)
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| 研究期間 (年度) |
2021-02-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | ナノセルロース / 緩和 / 粘弾性 / 複屈折 / セルロースナノファイバー / レオロジー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
セルロースナノファイバー（CNF）の「緩和（系が非平衡から平衡に戻る現象）」は、液中でのCNFの運動や堅さを反映し、CNF製品の物性の制御や加工プロセスの設計にも必要となる、重要な指標である。本研究では、レオロジー測定と蛍光顕微鏡法により、CNFの緩和時間と持続長（堅さの指標）を評価し、CNFの緩和挙動を解明する。液中におけるCNFのダイナミクスを理解し、それによりCNFの工業利用の促進に貢献する。
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| 研究実績の概要 |
本年度は課題①「レオロジー測定によるセルロースナノファイバー（CNF）の緩和挙動の解明」に取り組んだ。昨年度の結果で、CNFの粘弾性緩和がセルロースナノクリスタル（CNC）と異なり、その製法によらず、既存の半屈曲高分子の粘弾性理論だけでは記述できないことが明らかになったため、その原因について検討した。高周波数域（約100s－1）で実測した貯蔵弾性率が理論値よりも大きかったことから、高周波数域で追加の緩和成分が存在するのではないかと考え、その検証を行った。CNFの走査型電子顕微鏡像（SPM）を観察すると、幅約3nmの棒状の繊維（ロッド）に加えて、幅1nm以下の無数の断片（フラグメント）が観察された。このことから、無数のフラグメントが緩和を示すのではないかと考えた。乾燥状態でのSPM観察により算出したフラグメントの平均サイズ（長さ：約26nm、高さ：約1nm）を用いて、フラグメントの緩和時間を理論的に算出した。しかし、フラグメントは想定よりも高い周波数域（約10000s－1）で緩和し、依然としてCNF全体の粘弾性緩和を説明することはできなかった。この原因として、フラグメントが存在することにより、ロッド周辺の流体力学的相互作用が非理想的になったためと考えられる。また、今回の検討では、乾燥状態のフラグメントのサイズを用いて計算したため、湿潤状態のサイズとは異なる可能性もある。
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