| 研究課題/領域番号 |
22K14015
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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13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学 |
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研究代表者 |
鈴木 祥仁 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (50822590)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 重合誘起相分離 / 重合誘起ガラス化 / 化学反応速度 / トロムスドルフ効果 / 反応加速 / 不均一性 / バルク重合 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
蒸発または化学反応による高分子溶液の濃度変化は様々な現象でおこっており、その重要性が知られている。しかしながら、実験の困難さから研究例は限られる。濃度変化によるガラス化では必然的に速いダイナミクスと遅いダイナミクスが存在し、条件によっては相分離がおこることが指摘されている。本研究では、化学反応により高分子溶液のガラス化をひきおこし、マクロスケールでの相分離も含めた幅広い長さスケールでの不均一性に着目して解析する。濃度変化によるガラス化の特性を明らかにし、化学反応プロセスおよび得られるガラスの物性を制御する指針を見出すことを本研究の目的とする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、メタクリル酸メチルの重合中のミクロレベルでの不均一性を、量子ビームを用いて調べた。重合中の小角中性子散乱を時分割で測定し、解析することで濃度揺らぎの大きさスケールを評価した。その結果２ nm程度の揺らぎが、トロムスドルフ効果の開始点で5 nm程度に急激に変化することを見出した。重合中のX線散乱実験では、以下の３点を見出した。モノマーとポリマーのアモルファス構造は大きく異なる。重合によってアモルファス構造が徐々に変化する子ではなく、モノマーに似た構造からポリマーに似た構造に突然変化する。重合中には小角散乱のスケールで観察される不均一性が生じる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
メタクリル酸メチルのバルク重合中には、相対的なモノマーとポリマーの濃度比が変化する。一般的に、その際の変化は連続的に起こるものと仮定されてきた。しかしながら我々の研究では、重合中のある点で急激な非晶構造変化が起こり、急激な反応加速が起こることを示唆している。すなわち、非晶構造変化によってラジカル同士が出会う可能性（停止反応）が減少する一方で、ラジカルとモノマーが出会う確率（成長反応）は変化しないまたは向上する。本研究では、相分離によって化学反応速度が急激に変化する可能性があることを示した。このことは、細胞内での液－液相分離など、多くの分野へも波及効果を持つことが期待される。
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