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ナノセルロースの補強性能を引き出す環境調和型マテリアルプロセッシング

研究課題

研究課題/領域番号 20K15567
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分40020:木質科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

藤澤 秀次  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (80756453)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
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: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードナノセルロース / エマルション / 複合材料
研究開始時の研究の概要

これまでに申請者が確立している完全水系プロセスにより、有機溶媒や高エネルギーを必要としない手法で均一なナノセルロース/樹脂複合材料の調製を目的とする。木質資源由来ナノセルロースを用い、3年間で複合材料調製条件・物性評価技術の確立を目指した基礎的研究を行う。ナノセルロースの実用化を見据えた本学術研究により、木質資源による新たな産業創出の基盤技術を構築する。

研究成果の概要

ナノセルロースは植物由来の新規素材であり、機能性材料化へ向けてナノセルロースと樹脂の複合化が求められています。本研究では木材由来ナノセルロースを水中で樹脂と均一に複合化する手法を開発し、マスターバッチとして利用する手法を確立しました。得られた複合材料中において、ナノセルロースと樹脂はナノレベルで均一に複合化されており、高い透明性を示しました。また、ナノセルロース添加によって材料は堅く・強くなりましたが、脆くなるという課題も得られました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

循環型素材であるナノセルロースを補強繊維とすることで高機能プラスチック系材料の開発が期待できます。また、ナノセルロースの補強により、高強度化にともなうプラスチック使用量削減が見込めますので、二酸化炭素排出量削減への貢献も期待できます。また、本複合材料調製技術は、ナノセルロースの乳化能を利用した独自の手法であり、ナノファイバーの界面科学的理解を深める研究成果です。また、本研究は農学と材料工学の異分野融合型研究であり、今後の材料開発イノベーションの誘発も期待できます。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 1件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 図書 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of nanocellulose length on emulsion stabilization and microparticle synthesis2023

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Shuji、Tanaka Reina、Hayashi Yumi、Yabuhara Yasushi、Kume Makoto、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 55 号: 3 ページ: 223-228

    • DOI

      10.1038/s41428-022-00748-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fully Wood-Based Transparent Plates with High Strength, Flame Self-Extinction, and Anisotropic Thermal Conduction2023

    • 著者名/発表者名
      Ishioka Shun、Isobe Noriyuki、Hirano Takayuki、Matoba Nobuhiro、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 11 号: 6 ページ: 2440-2448

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.2c06344

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation and Functionalization of Cellulose Nanofibers/Polymer Composite Particles Using Various Kinds of Core Polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Yumi、Yabuhara Yasushi、Oota Yumi、Kume Makoto、Shimizu Mie、Fujisawa Shuji
    • 雑誌名

      紙パ技協誌

      巻: 77 号: 2 ページ: 159-168

    • DOI

      10.2524/jtappij.77.159

    • ISSN
      0022-815X, 1881-1000
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluating the Emulsifying Capacity of Cellulose Nanofibers Using Inverse Gas Chromatography2023

    • 著者名/発表者名
      Yagita Tomohito、Ito Tomoki、Hirano Takayuki、Toyomasu Takayuki、Hasegawa Sai、Saito Tsuguyuki、Fujisawa Shuji
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 39 号: 12 ページ: 4362-4369

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.2c03369

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chitin nanofiber-coated biodegradable polymer microparticles via one-pot aqueous process2023

    • 著者名/発表者名
      Kaku Yuto、Isobe Noriyuki、Ogawa Nanako O.、Ohkouchi Naohiko、Ikuta Tetsuro、Saito Tsuguyuki、Fujisawa Shuji
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 312 ページ: 120828-120828

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2023.120828

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Atomic-scale dents on cellulose nanofibers: the origin of diverse defects in sustainable fibrillar materials2022

    • 著者名/発表者名
      Ito Tomoki、Daicho Kazuho、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki、Kobayashi Kayoko
    • 雑誌名

      Nanoscale Horizons

      巻: 7 号: 10 ページ: 1186-1191

    • DOI

      10.1039/d2nh00355d

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure of Polymer-Grafted Nanocellulose in the Colloidal Dispersion System2022

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Shuji、Takasaki Yuichi、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 23 号: 3 ページ: 880-886

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.2c04138

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Linear Correlation between True Density and Crystallinity of Regenerated and Mercerized Celluloses2022

    • 著者名/発表者名
      Daicho Kazuho、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 24 号: 2 ページ: 661-666

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.2c01067

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recovery of the Irreversible Crystallinity of Nanocellulose by Crystallite Fusion: A Strategy for Achieving Efficient Energy Transfers in Sustainable Biopolymer Skeletons**2021

    • 著者名/発表者名
      Daicho Kazuho、Kobayashi Kayoko、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie

      巻: 133 号: 46 ページ: 24835-24841

    • DOI

      10.1002/ange.202110032

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparative characterization of phosphorylated wood holocelluloses and celluloses for nanocellulose production2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Mengchen、Ono Yuko、Noguchi Yuichi、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 29 号: 5 ページ: 2805-2816

    • DOI

      10.1007/s10570-021-04013-3

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanocellulose-containing cellulose ether composite films prepared from aqueous mixtures by casting and drying method2021

    • 著者名/発表者名
      Okahashi Ken、Takeuchi Miyuki、Zhou Yaxin、Ono Yuko、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki、Isogai Akira
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 28 号: 10 ページ: 6373-6387

    • DOI

      10.1007/s10570-021-03897-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanocellulose Xerogel as Template for Transparent, Thick, Flame-Retardant Polymer Nanocomposites2021

    • 著者名/発表者名
      Sakuma Wataru、Fujisawa Shuji、Berglund Lars A.、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 11 号: 11 ページ: 3032-3032

    • DOI

      10.3390/nano11113032

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Distribution and Quantification of Diverse Functional Groups on Phosphorylated Nanocellulose Surfaces2021

    • 著者名/発表者名
      Zhao Mengchen、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 22 号: 12 ページ: 5214-5222

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.1c01143

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Magnetically Collectable Nanocellulose-Coated Polymer Microparticles by Emulsion Templating2020

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Shuji、Kaku Yuto、Kimura Satoshi、Saito Tsuguyuki
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 36 号: 31 ページ: 9235-9240

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.0c01533

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlling Miscibility of the Interphase in Polymer-Grafted Nanocellulose/Cellulose Triacetate Nanocomposites2020

    • 著者名/発表者名
      Soeta Hiroto、Fujisawa Shuji、Saito Tsuguyuki、Isogai Akira
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 5 号: 37 ページ: 23755-23761

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c02772

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Material design of nanocellulose/polymer composites via Pickering emulsion templating2020

    • 著者名/発表者名
      Fujisawa Shuji
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 53 号: 1 ページ: 103-109

    • DOI

      10.1038/s41428-020-00408-4

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 乾燥過程におけるナノセルロース1 本の分子構造変化2023

    • 著者名/発表者名
      藤澤 秀次、齋藤 継之、大長 一帆、Yurtsever Ayhan、福間 剛士
    • 学会等名
      第73回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Conformational change of single nanocellulose during drying2023

    • 著者名/発表者名
      Shuji Fujisawa
    • 学会等名
      ACS spring 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure and dynamics of single nanocellulose during drying process2023

    • 著者名/発表者名
      Shuji Fujisawa
    • 学会等名
      5th Stockholm-Tokyo Workshop 2023
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノセルロースによる乳化と複合材料への展開2022

    • 著者名/発表者名
      藤澤秀次
    • 学会等名
      バイオナノマテリアルシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Structural analyses of surface-grafted nanocelluloses in dispersion system2022

    • 著者名/発表者名
      Shuji Fujisawa
    • 学会等名
      ACS Spring 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 表面グラフト化ナノセルロースの分散系における構造解析2021

    • 著者名/発表者名
      藤澤秀次, 齋藤継之
    • 学会等名
      セルロース学会第28回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] エマルションテンプレート法によるナノセルロース/ポリマー複合材料開発2021

    • 著者名/発表者名
      藤澤秀次
    • 学会等名
      第2回北関東地区講演会:持続可能な社会を支える高分子材料
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Material Design of nanocellulose/polymer composites via Pickering-emulsion templating.2020

    • 著者名/発表者名
      Shuji Fujisawa
    • 学会等名
      The University of Tokyo - Stockholm Trio Online Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 木材学―基礎編―2023

    • 著者名/発表者名
      日本木材学会
    • 総ページ数
      268
    • 出版者
      海青社
    • ISBN
      9784860994051
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] セルロースナノファイバー 研究と実用化の最前線2021

    • 著者名/発表者名
      矢野 浩之、磯貝 明、北川 和男
    • 総ページ数
      896
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437510
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] ナノカーボン・ナノセルロースの分散・配向制御技術2021

    • 著者名/発表者名
      野口徹
    • 総ページ数
      286
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781316284
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [産業財産権] 表面修飾セルロースナノファイバーを含む樹脂改質剤2020

    • 発明者名
      藤澤秀次、齋藤継之、齋藤涼
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-146770
    • 出願年月日
      2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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