| 研究課題/領域番号 |
21K05199
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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 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
毛利 恵美子 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (60380721)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | セルロースナノクリスタル / セルロースナノクリスタル液晶 / カプセル / コアーシェル粒子 / 液晶 / 階層構造 / 円盤状粒子 / ポリエチレングリコール / 微粒子 / 高分子複合材料 / 高分子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
セルロースナノクリスタル（CNC）は、天然物由来のロッド状粒子で、その異方性形態を利用した機能材料の開発が期待されている。しかし、剛直な結晶性粒子であるCNCには、架橋形成やブロック共重合など共有結合にもとづく高分子化学的な構造形成を適用するのが難しく、実材料応用に必要なマクロスケールでの精密な構造構築と機能発現の障碍となっている。本研究では、CNCのコロイド化学に着目し、CNC粒子の集積を階層的に精密制御する手法を開拓する。これにより、CNCの液晶構造をmm以上のマクロスケールで精密に構築し、ハンドリングする。その上で、得られた階層構造にもとづくCNCからの機能発現を提案する。
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| 研究成果の概要 |
セルロースナノクリスタル（CNC）は、セルロース成分からなるナノサイズの異方性粒子であり、コレステリッ ク液晶性を発現することが報告されている。このCNCを基盤に、内部構造を有する構造体を創出することができれば、無害で高機能な材料創出に繋がると考えた。新にポリエチレングリコール（PEG）をベースとした高分子を用いて複合化を行ったところ、円盤状のコアーシェル粒子が得られた。この粒子は、複屈折性を示し粒子内でCNCが配向していることが示唆された。棒状のCNC粒子をビルディングブロックとして用い、サイズの大きい（数十ミクロンメートル）異方性粒子中に配向性を持った状態で組み上げることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
階層的構造は生物のような複雑な機能を有するソフトマテリアルの基盤となるものであるが、人工的に構築する手段は限られている。また、一般に、等方的な構造よりも異方的な構造を構築することは困難である。本研究では、セルロースナノクリスタル（CNC）とポリエチレングリコール(PEG)系高分子からなる円盤状のコア―シェル型複合粒子を調製することに成功し、円盤内ではCNCが配向していることから、階層的かつ異方的な構造を持つ粒子の調製を達成した。また、この形状異方性に基づく電場配向性により円盤状粒子を配向させることにも成功し、CNC-円盤粒子-円盤粒子の配向という３つの階層をもつシステムを構築した。
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