| 研究課題/領域番号 |
21K14886
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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40020:木質科学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
鈴木 栞 北海道大学, 農学研究院, 助教 (20867155)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 繊維 / 湿式紡糸 / 多糖類 / グルカン / 結晶構造 / イオン液体 / アセチル化 / 生分解性 / 生分解性プラスチック / バイオマス / カードラン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、低炭素社会の実現と環境保全の観点から、再生可能資源 (バイオマス) を原料とし、自然環境中で分解される「生分解性バイオマスプラスチック」が注目されている。
植物や微生物が作る多糖類は、化学修飾によって多様な物性を発現するため、原料として有望であるが、生分解性を両立するには「置換度の低い多糖誘導体」でなくてはならない。しかし、低置換度の多糖誘導体は溶解性や熱溶融性が乏しく、成形加工が困難である。本研究では、多糖類を溶解し、化学修飾反応の触媒としても機能する「イオン液体」を活用し、低置換度の多糖誘導体を合成した後、反応溶液から直接紡糸を行う“多糖類の化学修飾・繊維化一貫プロセス”を開発する。
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| 研究成果の概要 |
低置換度（DS）の多糖誘導体は、難分解性の石油合成プラスチックを代替する「生分解性バイオマスプラスチック」として期待されている。しかし、難溶性の多糖類が原料であるため、DS制御に多段階の合成手順を要する。また、溶解性や熱溶融性が乏しく、従来技術では成形加工が困難であることが、その材料利用研究の妨げとなっていた。そこで本研究では、イオン液体を溶媒かつ触媒として用いることで、β-1,3-グルカン（カードラン）の均一系アセチル化により得られた反応後の溶液を直接、湿式紡糸に供する「化学修飾・湿式紡糸一貫法」を開発し、DSが0.1-1.0のカードランアセテートの簡便でグリーンな合成と繊維加工を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
低炭素社会の実現と環境保全の観点から、再生可能資源（バイオマス）を原料とし、環境中で水と二酸化炭素にまで完全に分解される「生分解性バイオマスプラスチック」の開発と早期普及が望まれる。植物や微生物が産生する多糖類は、化学修飾によって多様な物性を発現する有用な素材であるが、生分解性を維持するためには、「置換度の低い多糖誘導体」でなくてはならない。しかし、溶解性や熱可塑性が乏しい低置換度の多糖誘導体は、既存の技術では成形加工ができないため、実用化に至っていない。本研究の主な成果は、低置換度の多糖類の簡便な合成と繊維加工を連続的に行う新技術の開発であり、材料としての実用可能性を創出した点に意義がある。
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