| 研究課題/領域番号 |
21K05178
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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 | 岩手大学 |
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研究代表者 |
芝崎 祐二 岩手大学, 理工学部, 教授 (90323790)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021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 | カリックスアレーン / 多重水素結合 / 高分子材料 / 超分子 / 金属イオン捕集 / ポリエチレンイミン / ポリジメチルシロキサン / ポリマー / 高性能ポリマー / アザカリックスアレーントリアジン / 高耐熱ポリマー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
カリックスアレーンは分子認識、金属捕集、スイッチング材料として広く研究されている。本研究では、環式グアナミン骨格であるアザカリックスアレーントリアジン（ACAT）の強い凝集作用を赤外分光法や核磁気共鳴分光法により解明するとともに、それを応用した超分子構造体の構築を目指すものである。特にACATをポリマー中に導入することで、ポリマー鎖がACATにより大きく会合し、条件によって物理ゲル化することが可能となる。これにより、ポリマーの元の機械的・熱的・光学的性質を、大幅に向上させることができる。
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| 研究成果の概要 |
アザカリックスアレーントリアジン（ACAT）を含むポリマーが従来型の鎖式ポリマーと比較して格段に高い耐熱性と機械特性を示しながら、フィルムは溶媒可溶であり、優れた光透過性、無着色性を有することを見出した。ACAT相互作用についてモデル化合物を合成して赤外分光法ならびに核磁気共鳴法による解析、超分子化について検討を行った。さらにポリジメチルシロキサン（PDMS）、ポリエチレンイミン（PEI）鎖中にACAT を化学結合あるいは物理的に導入し、ACATが発現する相互作用力がポリマー中でどのように作用するのかを検討した。さらに金属イオンの捕捉実験も行い、ポリマー鎖中への効率的なイオンの捕捉に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
カリックスアレーンは分子間相互作用が強すぎるため、ポリマー内に導入すると凝集し、ポリマーが溶けなくなる問題があった。一方で、もし導入できれば、カリックスアレーンの持つ分子認識能などを簡便に材料化できるという点で魅力的であった。今回、アザカリックスアレーントリアジンを用いてポリマー内部に化学的、物理的に導入し、それらがポリマーの溶解性を著しく損なわないこと、導入により機械特性、熱特性の大幅な改善が見られたことを確認し、このカリックスアレーン誘導体がポリマーの添加剤として非常に有用であることを示した。このアイデアは今後、幅広い高分子材料分野で応用が期待される。
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