| 研究課題/領域番号 |
21K12305
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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64030:環境材料およびリサイクル技術関連
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
矢澤 健二郎 信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (70726596)
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| 研究分担者 |
後藤 康夫 信州大学, 学術研究院繊維学系, 教授 (60262698)
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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: 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | シルク / カイコ / 再生絹糸 / 溶液紡糸 / 野蚕 / クモ / 重鎖 / 軽鎖 / フィブロイン / H鎖 / イオン液体 / 乾湿式紡糸 / 屑繭 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、汚れや穴の存在のため廃棄対象となったカイコの繭や絹製の古着をタンパク質源として、溶液紡糸により天然絹糸を上回る強度を持つ再生絹糸を創製する。具体的には、カイコシルクフィブロインから分子量40万のH鎖を抽出し、H鎖成分を用いた紡糸を検討し、構造欠陥の少ない結晶を有する、天然シルクの強度を超える人工シルクを作成する。屑繭は製糸工程で廃棄対象となっており、通常の美品繭を使用する場合と比較すると、劇的なコストダウンにつながる。本研究で、高強度な再生絹糸を創製できれば、タンパク質性の構造材料として、タイヤや建材の補強材としての利用をはじめとした次世代繊維としての利用が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
シルクを人工的に大量生産することは未だに難しく、シルクをリサイクルする技術は重要である。溶液紡糸は再生絹糸を作成する技術の一つであるが、再生絹糸の物性は天然絹糸と比較し、低下していることが問題であった。本研究では、カイコシルクフィブロインから高分子量成分のH鎖のみを抽出し、H鎖から構成された再生絹糸を作成した。また、野蚕由来の再生絹糸も作成した。得られた繊維は天然繊維と比較して、同等の強度を示し、ヤング率は1.8倍、タフネスは1.2倍向上出来た。構造分析を行ったところ、再生絹糸中のシルク分子鎖は延伸後も完全に繊維軸方向に配向せず、一部が繊維軸方向に直交することを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
生体由来の廃棄タンパク質から高機能な繊維を産み出す技術開発は、持続可能な開発目標の観点で重要である。カイコが産生する繭には、汚れや穴のある屑繭が一定量含まれる。また不要となった大量の絹の古着には、タンパク質原料としての活路が求められている。このような未利用絹は、精製してシルクフィブロインを回収した後、適当な溶媒に溶解し紡糸することで、再生絹糸として蘇らせることが可能である。しかし、再生繊維の力学物性は天然絹糸よりも劣ってしまう問題があった。本研究では、天然絹糸と同等の強度を持つ再生絹糸を創製し、タンパク質性繊維の工業的利用に貢献できると期待される。
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