| 研究課題/領域番号 |
21K14680
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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 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
伊藤 麻絵 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (20845177)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 非平衡構成方程式 / ガラス状高分子 / 水 / PMMA / 塩 / ポリメタクリル酸メチル / リチウム塩 / 粘弾性 / 力学物性 / レオロジー / 高分子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
汎用的なガラス状ポリマーは脆く、この脆さを改善した材料設計が困難であった。ガラス状ポリマーの脆さを克服するためにさまざまな改質が行われてきたが、一般的に硬さと粘り強さはトレードオフのため、従来の研究では、材料の脆さを克服すると軟化してしまう点が問題であった。そこで本研究では、代表的なガラス状ポリマーを用いて、分子間相互作用を利用した材料設計指針を構築し、硬さを保ったまま粘り強さを付与できる普遍的な材料設計指針を確立する。その指針をもとに、将来的にはガラス状ポリマーのぜい弱性を克服した革新的な高透明ガラス状ポリマーの創出につなげる。
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| 研究成果の概要 |
本研究ではポリメタクリル酸メチルに塩を添加することでさまざまな物性改質を行ってきた。特に近年では力学物性の改質に着目し実験を行う中で、塩の高い吸水性により高度に吸湿した試料が得られることを見出した。さらに試料中の水分量を振ることを可能にした。初年度には、塩添加および吸湿した試料の応力―ひずみ曲線について構成方程式を作成し、各水分量の応力―延伸比曲線において良好にフィッティングできることを明らかにした。構成式にPMMAの分率αを入れて、αがひずみとともに定数kを指数として変わっていくという非平衡構成方程式を導入した。解析の結果、定数ｋは塩濃度にはよらず、水の量にのみ依存することがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、環境・エネルギー問題対策として、システムの軽量化を目的にさまざまな分野で無機材料のポリマー系材料への置き換えが進んでいる。ガラス状ポリマーは透明性が高く、無機ガラスの代替が期待されるが、硬さと粘り強さの両立が難しかった。さらに、最近では資源の有効利用を目指し、サステイナブルな材料創
成が求められている。そこで申請者は、代表的なガラス状ポリマーで最も高い透明性を持つポリメタクリル酸メチル（PMMA）を用いて、持続可能な方法で硬さを保ったまま粘り強さを付与できる材料設計指針を確立し、資源循環型社会に寄与する「力学特性制御により硬さと粘り強さの両立を実現した革新的ガラス状ポリマー」を創出する。
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