| 研究課題/領域番号 |
21K18316
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| 研究種目 |
挑戦的研究(開拓)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分64:環境保全対策およびその関連分野
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
河原 成元 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (00242248)
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| 研究分担者 |
山本 祥正 東京工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (90444190)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)
2023年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2022年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2021年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 天然ゴム / リサイクル / ネットワーク / ナノコンポジット / ナノ粒子 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノ粒子のゴム状ナノコンポジットをマトリックスとするネットワークポリマーを創製するため，ナノ粒子のゴム状ナノコンポジットを一つの相（マトリックス）とし，ゴム状ポリマーをもう一つの相とするナノ構造を形成することを目指す。このとき，ゴム状ナノコンポジットにおけるナノ粒子間の距離は10 nm以下とし，ナノ粒子とゴム状ポリマーとの間に分子間引力を作用させることにより，ゴム状ポリマーがナノ粒子同士を強固に接着できるようにする。これにより，架橋ゴムと同程度かそれ以上の物性として破断応力30 MPa以上を実現し，リサイクルの際に破壊されるナノ構造を再構築することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
天然ゴムおよびポリイソプレンに，ラテックスの状態で高分子ナノ粒子，ナノダイヤモンド、シリカナノ粒子、タンパク質ナノ粒子を結合することによりナノ海島構造を有するポリマーを創製した。単一のナノ粒子を用いてナノ海島構造を形成することにより天然ゴムおよびポリイソプレンの破断応力の値は0.5～5MPaから10 ～18 MPaに増加したが，高分子ナノ粒子およびシリカナノ粒子をハイブリッド化することにより破断応力の値は約24 MPaに増加した。ポリスチレンナノ粒子（サイズが50 nm以上）を用いて形成したナノ海島構造を有する天然ゴムは，混練した後，加熱プレスすることによりリサイクルできることが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
架橋することなく，リサイクルできるゴム製品を天然ゴムから創り出すことが，持続可能な社会を構築するために重要な課題となっている。架橋しなければ，タイヤの粉塵ゴミは海に到達する前に生分解できるようになるし，タイヤを含む全てのゴム製品はリサイクルできるようになる。しかしながら，架橋は人命を預かるゴム（タイヤ等）を安心して使用できるようにしてきた実績があるため，架橋に代わる仕組みを創ることは容易なことではない。本研究では，架橋にかわる概念としてゴム状ナノコンポジットをマトリックスとするネットワークポリマーを創製し、リサイクルできる可能性を見出した。今後、リサイクルに向けて研究は進展することを期待する。
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