新規ナノ相分離機構によるネットワーク状高分子ナノファイバーの創成

• 研究課題/領域番号: 23685052
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 佐光 貞樹 独立行政法人物質・材料研究機構, 高分子材料ユニット, 研究員 (80432350)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2012年度: 13,130千円 (直接経費: 10,100千円、間接経費: 3,030千円); 2011年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
• キーワード: 高分子構造・物性 / 相分離 / 結晶化 / メソ多孔体 / ナノファイバー / 水処理 / 分離機能材料 / ガス吸着 / 多孔体 / 吸着材料 / ナノ細孔 / ガス分離 / 高分子表面 / 熱測定 / ガラス転移 / 蒸気吸着 / ナノ結晶

研究概要

高分子メソ多孔体は分離機能材料の有力な候補である。汎用の工業原材料から、経済的に適用可能な耐久性のある分離機能材料を作り出すことは、未だ挑戦的な研究課題である。本研究では、高分子溶液の凍結現象を研究し新しいナノ結晶化相分離法を開発した。さらにこの新手法を利用して、汎用高分子からネットワーク状ナノファイバー材料を作製することも成功した。この高分子多孔体は、ナノ細孔と著しく大きな比表面積を有し、ガスの高速吸脱着や選択的な蒸気の凝縮性能を有する。さらに、エンジニアリングプラスチックから作製したメソ多孔体は、水中に溶解したオイル分子に対して著しく大きな「吸着量の温度依存性」を示すことを見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Flash Freezing Route to Mesoporous Polymer Nanofiber Networks (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Samitsu, R. Zhang, X. Peng, M. R. Krishnanm, Y. Fujii, I. Ichinose
  • 雑誌名: Nat. Commun 巻: 4:2653 号: 1
  • DOI: 10.1038/ncomms3653
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrathin free-standing membranes from metal hydroxide nanostrands (2013)
  • 著者名/発表者名: カラン サンタヌ
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 448 ページ: 270-291
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2013.07.068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effective Functionalization of Disordered Oxide Lattices on Iron Particle Surfaces Using Mechanochemical Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Motozuka, M. Tagaya, H. Nishiyama, M. Nishikawa, T. Ikoma, T. Yoshioka, S. Samitsu, J. Tanaka
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 号: 19 ページ: 9908-9919
  • DOI: 10.1021/jp401655m
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrafast Viscous Permeation of Organic Solvents Through Diamond-Like Carbon Nanosheets (2012)
  • 著者名/発表者名: Ichinose, et al
  • 雑誌名: Science 巻: 335 号: 6067 ページ: 444-449
  • DOI: 10.1126/science.1212101
  • 査読あり
• [雑誌論文] PEDOTナノファイバー (2012)
  • 著者名/発表者名: 下村武史, 佐光貞樹, 伊藤耕三
  • 雑誌名: PEDOTの材料物性とデバイス応用 ページ: 370-374
• [雑誌論文] Ultrafiltration Membranes Composed of Highly Cross-Linked Cationic Polymer Gel : the Network Structure and Superior Separation Performance (2011)
  • 著者名/発表者名: Q. Wang, S. Samitsu, I. Ichinose
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 23 号: 17 ページ: 2004-2008
  • DOI: 10.1002/adma.201100475
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrathin freestanding nanoporous membranes prepared from polystyrene nanoparticles (2011)
  • 著者名/発表者名: Q. Zhang, S. Ghosh, S. Samitsu, X. Peng, I. Ichinose
  • 雑誌名: J. Mater. Chem 巻: 21 号: 6 ページ: 1684-1688
  • DOI: 10.1039/c0jm03334k
  • 査読あり
• [雑誌論文] ファイバー構造から広がる導電性高分子のナノエレクトロニクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 下村武史, 佐光貞樹
  • 雑誌名: 高分子 巻: 60[7] ページ: 461-462
  • NAID: 10029059701
• [学会発表] 高分子溶液の固液相分離とガラス化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹
  • 学会等名: つくばソフトマター研究会2013
  • 発表場所: 筑波大学
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] Fabrication of Mesoporous Polymer Materials through Solvent Nano-crystallization (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Samitsu, I. Ichinose
  • 学会等名: The 15th International Conference on Biomedical Engineering
  • 発表場所: Singapore
  • 招待講演
• [学会発表] 高分子多孔体におけるメソ・マクロ細孔制御法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, Krishnan Mohan Raj, 藤井義久, 一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第28回茨城地区「若手の会」交流会
  • 発表場所: つくばみらい市
• [学会発表] マクロ細孔を導入した高分子メソ多孔体 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, Krishnan Mohan Raj, 一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学
• [学会発表] Mesoporous Nanofiber Networks Created from Nano-crystallization of Polymer Solution (2013)
  • 著者名/発表者名: Sadaki Samitsu
  • 学会等名: Fourth International Symposium for Young Organic Chemists
  • 発表場所: National Institute for Materials Science
• [学会発表] 高分子溶液でのナノ結晶化とメソ多孔体の創製・機能化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹
  • 学会等名: 2012高分子・ハイブリッド材料研究センター若手フォーラム
  • 発表場所: 東北大学多元物質科学研究所高分子・ハイブリッド材料研究センター
  • 年月日: 2012-12-21
• [学会発表] ネットワーク状高分子ナノファイバーの表面特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹・Krishnan Mohan Raj・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
• [学会発表] 高分子溶液のナノ結晶化によるネットワーク状ナノファイバー多孔体の創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹・Krishnan Mohan Raj・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第61回高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
• [学会発表] 高分子溶液のナノ結晶化相分離法によるメソ多孔体の創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹
  • 学会等名: 第27回茨城地区「若手の会」交流会
  • 発表場所: つくばセミナーハウス
• [学会発表] 水溶液系におけるネットワーク状高分子ナノファイバーの分離機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: Krishnan Mohan Raj・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
• [学会発表] ネットワーク状高分子ナノファイバーのガス分離応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, 一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] ネットワーク状高分子ナノファイバーのガス分離応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, 一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形大学(山形県)
  • 年月日: 2011-09-01
• [学会発表] ネットワーク状高分子ナノファイバーの創製と表面機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, Rui Zhang, Xinsheng Peng,一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
• [学会発表] 溶媒分子が駆動する高分子ナノ相分離構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, 一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] ネットワーク状高分子ナノファイバーの創製と表面機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, Rui Zhang, Xinsheng Peng, 一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第60回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 大阪国際会議場(大阪府)
• [学会発表] 溶媒分子が駆動する高分子ナノ相分離構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹, 一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第60回高分子討論会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山県)
• [学会発表] 高分子溶液でのナノ結晶化とメソ多孔体の創製・機能化
  • 著者名/発表者名: 佐光貞樹
  • 学会等名: 2012 高分子・ハイブリッド材料研究センター 若手フォーラム
  • 発表場所: 東北大学多元物質科学研究所 高分子・ハイブリッド材料研究センター
• [図書] PEDOTの材料物性とデバイス応用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 下村武史, 佐光貞樹, 伊藤耕三
  • 出版者: サイエンス&テクノロジー株式会社
• [備考] ホームページ
  • URL: http://www.nims.go.jp/mfo/
• [備考] 資源開発のための高性能オイル吸着材の開発-工業用高分子をナノ多孔化する新製法を発見-
  • URL: http://www.nims.go.jp/news/press/2013/10/p201310220.html
• [産業財産権] NETWORK-FORM POLYMERIC NANOFIBERS, PROCESS FOR PRODUCING SAME, GAS ABSORBENT, AND GAS SEPARATION MATERIAL (2013)
  • 発明者名: I. Ichinose, X. Peng, S. Samitsu, R. Zhang
  • 権利者名: National Institute For Materials Science
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013
  • 外国
• [産業財産権] SOLUTION OF NANOPARTICULATE FIBERS, PROCESS FOR PRODUCING SAME, AND FILTER CONSTITUTED OF NANOPARTICULATE FIBERS (2012)
  • 発明者名: I. Ichinose, S. Samitsu, Q. Wang
  • 権利者名: National Institute For Materials Science
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012
  • 外国
• [産業財産権] NETWORK-FORM POLYMERIC NANOFIBERS, PROCESS FOR PRODUCING SAME, GAS ABSORBENT, AND GAS SEPARATION MATERIAL (2011)
  • 発明者名: I. Ichinose, X. Peng, S. Samitsu, R. Zhang
  • 権利者名: National Institute For Materials Science
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2011
  • 外国