エレクトロスピニング／スプレー法を使った新しいナノコンポジットの作製

• 研究課題/領域番号: 23360294
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 堀田 篤 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30407142)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円); 2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2013年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2011年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
• キーワード: ナノファイバ / ポリマ / 複合材料 / エレクトロスピニング / 生分解 / 高機能性 / ポリマー / ファイバー / 力学物性 / 均一分散 / コンポジット / ナノビーズ・ファイバー

研究成果の概要

本研究では、ナノ・マイクロスケールの長繊維をうまく分散させた複合材料作製のための新しい手法を確立すること、および、その確立した新規手法を利用して新しい高機能性複合材料を作製することを目的とした。具体的には、エレクトロスピニング法を用いて、液体性状を有するポリマーやポリマー溶液に対してナノファイバーを噴射することで、母材となるポリマー内に作製したナノファイバーを分散させて複合化する新たな手法を確立した。また、本手法を用いて、生分解性ポリマーを母材とした高弾性率・高耐熱性を有する高機能複合材料を作製した。

研究成果

• [雑誌論文] Structural and mechanical properties of cellulose composites made of isolated cellulose nanofiber and poly(vinyl alcohol) (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Oishi, M. Nakaya, E. Matsui, A. Hotta
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 73 ページ: 72-79
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biodegradability, reprocessability, and mechanical properties of polybutylene succinate (PBS) photografted by hydrophilic or hydrophobic membranes (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Mizuno, T. Maeda, C. Kanemura, A. Hotta
  • 雑誌名: Polymer Degradation and Stability 巻: 未定 ページ: 58-65
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2015.03.015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Micropatterning of silica nanoparticles by electrospray deposition through a stencil mask (2014)
  • 著者名/発表者名: Higashi, K., Uchida, K., Hotta, A., Hishida, K. & Miki, N.
  • 雑誌名: Journal of Laboratory Automation 巻: 19 号: 1 ページ: 75-81
  • DOI: 10.1177/2211068213495205
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basic Fibroblast Growth Factor as a Potential Stent Coating Material Inducing Endothelial Cell Proliferation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, N., Hasebe, T., Matsumoto, T, Hotta, A., Suzuki, T., Yamagami, T. & Terada, H.
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｔｈｅｒｏｓｃｌｅｒｏｓｉｓ ａｎｄ Ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ 巻: 21 号: 5 ページ: 477-485
  • DOI: 10.5551/jat.20404
  • NAID: 130004444732
  • ISSN: 1340-3478, 1880-3873
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and characterization of 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine polymer nanofibers prepared via electrospinning for biomedical materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Maeda, T., Hagiwara, K., Yoshida, S., Hasebe, T. & Hotta, A.
  • 雑誌名: Journal of Applied Polymer Science 巻: 131 号: 14 ページ: 40606-40606
  • DOI: 10.1002/app.40606
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of salt concentrations on the structural transitions of peptide-amphiphile solution (2014)
  • 著者名/発表者名: Otsuka, T. & Hotta, A.
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposia Proceedings 巻: 1622 ページ: 147-152
  • DOI: 10.1557/opl.2014.40
  • 査読あり
• [雑誌論文] The structure and the mechanical properties of a newly fabricated cellulose-nanofiber/polyvinyl-alcohol composite (2014)
  • 著者名/発表者名: Oishi, Y. & Hotta, A.
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposia Proceedings 巻: 1621 ページ: 149-154
  • DOI: 10.1557/opl.2014.141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrophobicity and non-thrombogenicity of nanoscale dual rough surface coated with fluorine-incorporated diamond-like carbon films: Biomimetic surface for blood-contacting medical devices (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasebe, T., Nagashima, S., Kamijo, A., Moon, M.W., Kashiwagi, Y., Hotta, A., Lee, K.R., Takahashi, K., Yamagami, T. & Suzuki, T.
  • 雑誌名: Diamond and Related Materials 巻: 38 ページ: 14-18
  • DOI: 10.1016/j.diamond.2013.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Manufacture of glass nanoparticles by electrospraying (2013)
  • 著者名/発表者名: Uchida, K., Hotta, A., Hishida, K. & Miki, N
  • 雑誌名: Journal of Micromechanics and Micorengineering 巻: Vol.23, No.2 号: 2 ページ: 25023-25023
  • DOI: 10.1088/0960-1317/23/2/025023
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of plasma treatments on the controlled drug release from poly(ethylene-co-vinyl acetate) (2013)
  • 著者名/発表者名: Hagiwara, K., Hasebe, T. & Hotta, A.
  • 雑誌名: Surface and Coatings Technology 巻: Vol.216 ページ: 318-323
  • DOI: 10.1016/j.surfcoat.2012.11.064
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical properties and chemical structures of biodegradable poly(butylene-succinate) for material reprocessing (2012)
  • 著者名/発表者名: Kanemura, C., Nakashima, S. & Hotta, A.
  • 雑誌名: Polymer Degradation and Stability 巻: Vol.97,Issue6 号: 6 ページ: 972-980
  • DOI: 10.1016/j.polymdegradstab.2012.03.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Studies on the solution parameters for the fabrication of thinner silicone fibers by electrospinning (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakano, A., Miki, N., Hishida, K. & Hotta, A.
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: Vol.86 号: 1 ページ: 11801-11801
  • DOI: 10.1103/physreve.86.011801
  • 査読あり
• [学会発表] Structure and mechanical properties of isotactic polypropylene (iPP) gels formed at different cooling temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Okoshi, A. Hotta
  • 学会等名: APS March Meeting 2015
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 2015-03-02 – 2015-03-06
• [学会発表] Mechanical properties and biodegradability of polylactide (PLA) with poly(vinyl alcohol) (PVA) nanofibers (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kurokawa, A. Hotta
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス, 長崎
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Structure and mechanical properties of dried syndiotactic polypropylene gels formed at different cooling temperatures (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mizuno，A. Hotta
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Colorado，USA
• [学会発表] Biodegradability and mechanical properties of poly(butylene succinate) composites with finely dispersed hydrophilic poly(acrylic acid) (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Mizuno，A. Hotta
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Colorado，USA
• [学会発表] A new method for the alignment of electrospun nanofibers by oxygen plasma treatment (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi，N. Miki，K. Hishida，A. Hotta
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Colorado，USA
• [学会発表] Effects of O2 plasma treatment of PDMS on the deposition of electrospun PVA nanofibers (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi，N. Miki，K. Hishida，A. Hotta
  • 学会等名: APS March Meeting
  • 発表場所: Colorado，USA
• [学会発表] Controlling the biodegradability of poly(butylene succinate) by photoinduced graft polymerization (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda，C. Kanemura，A. Hotta
  • 学会等名: ACS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans，USA
• [学会発表] Syndiotactic polypropylene nanofibers fabricated by a solution electrospinning method with single solvent at ambient temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda，K. Takaesu，A. Hotta
  • 学会等名: ACS March Meeting
  • 発表場所: New Orleans，USA
• [学会発表] The sol-gel behavior of triblock-copolymer solution in controlling the solvent selectivity (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda，A. Hotta
  • 学会等名: The 13th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
• [学会発表] The role of sol-gel behavior of copolymer solution in the formation of elastomeric block-copolymer nanofibers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda，A. Hotta
  • 学会等名: The 13th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
• [学会発表] Preparation and characterization of phospholipid polymer nanofibers via electrospinning for tissue-engineered vascular grafts (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Hagiwara，A. Hotta
  • 学会等名: The 13th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
• [学会発表] Human umbilical vein endothelial cell interaction with phospholipid polymer nanofibers (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Hagiwara，A. Hotta
  • 学会等名: The 13th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
• [学会発表] Effects of salt concentrations on the structural transitions of peptide-amphiphile solution (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Otsuka，A. Hotta
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston，USA
• [学会発表] The gelation behavior observed in aqueous solutions of peptide amphiphile at different NaCl concentrations (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Otsuka，A. Hotta
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston，USA
• [学会発表] Effects of alcohol on the rheology and the dispersion state of aqueous silica suspension (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Murano，A. Hotta
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston，USA
• [学会発表] Solvent and temperature dependence of the one-dimensional assembly and the 3D network formation observed in silica-nanoparticle solutions (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Murano，A. Hotta
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston，USA
• [学会発表] The Structure and the Mechanical Properties of a Newly Fabricated Cellulose-Nanofiber/Polyvinyl-Alcohol Composite (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oishi，A. Hotta
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston，USA
• [学会発表] Elastomeric Block-Copolymer Nanofibers Fabricated by Electrospinning (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Oishi，A. Hotta
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston，USA
• [学会発表] Gelation Behavior of SIS Triblock-Copolymer Solution Controlled by Mixed Solvents (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Maeda，A. Hotta
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston，USA
• [学会発表] Newly developed drug-eluting stent (DES) system for cardiovascular diseases (2013)
  • 著者名/発表者名: ）T. Hasebe，T. Kigtagawa，S. Nagashima，T. Matsumoto，N. Kitamura，A. Hotta，T. Suzuki
  • 学会等名: International Symposium on Atomic Level
  • 発表場所: Hawaii，USA
• [学会発表] Mechanical properties of homogeneous nanofiber composites fabricated by electrospinning (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Hotta, A.
  • 学会等名: APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] A new method for homogeneous and uniformly dispersed nanofiber composites using electrospininng (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, K., Hotta, A.
  • 学会等名: APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] Mechanical similarities observed between polypropylene gels and molten polypropylenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Ouchi, T., Yamazaki, M., Hotta, A.
  • 学会等名: APS March Meeting 2013
  • 発表場所: Baltimore, USA
• [学会発表] Improvement of the adhesion force between DLC and polymers by CVD method with photografting polymerization (2012)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, J., Hotta, A.
  • 学会等名: 39th ICMCTF, International Conference on Metallurgical Coating and Thin Films
  • 発表場所: San Diego, USA
• [学会発表] エレクトロスピニング法を用いた新規手法により作製したナノファイバーコンポジット (2011)
  • 著者名/発表者名: 渡辺憲太郎, 堀田篤
  • 学会等名: 繊維学会年次大会
  • 発表場所: 船堀タワーホール
  • 年月日: 2011-06-08
• [図書] 次世代ポリオレフィン総合研究 Vol. 8 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大越 隆介、堀田 篤
  • 総ページ数: 136
  • 出版者: 三恵社
• [図書] Thin Films and Coatings in Biology (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Hotta，T. Hasebe
  • 総ページ数: 365
  • 出版者: Springer
• [図書] 次世代ポリオレフィン総合研究，Vol. 7 (2013)
  • 著者名/発表者名: 前田知貴，堀田篤
  • 総ページ数: 174
  • 出版者: 三恵社
• [図書] 次世代ポリオレフィン総合研究6 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村浩二，白石嵩人，堀田篤
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 三恵社
• [産業財産権] コンポジットの製造方法及びそのコンポジット (2012)
  • 発明者名: 堀田篤, 渡辺憲太郎
  • 権利者名: 慶應義塾大学
  • 産業財産権番号: 2011-021043
  • 出願年月日: 2012-02-01
• [産業財産権] コンポジットの製造方法及びそのコンポジット (2012)
  • 発明者名: 堀田篤, 渡辺憲太郎
  • 権利者名: 慶應義塾大学
  • 出願年月日: 2012-02-02
  • 外国