| 研究課題/領域番号 |
23K21134
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| 補助金の研究課題番号 |
21H01990 (2021-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2021-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
野々山 貴行 北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (50709251)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2025年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2024年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
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| キーワード | ソフトマテリアル / 極限相分離 / ゴムーガラス転移 / ハイドロゲル / ソフトマター / 相分離 / ガラス転移 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ペットボトルやビニール袋などが高温で柔らかく溶ける経験から、一般的な高分子は低温で硬いガラス状態、高温で柔らかいゴム状態を示す。
研究代表者の野々山は、2020年初頭にこの高分子の普遍的な性質とは真逆の、低温でゴム状態、高温でガラス状態に転移する新奇温度応答性ソ
フトマテリアルが発見した。本研究課題では、この高温ガラス化現象の学理解明と産業応用を目指す。
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| 研究実績の概要 |
エラストマー系極限相分離材料の合成において、温度依存性を考慮したHansenの溶解度パラメータ（HSP）の観点から材料設計を行った。主となる高分子にはポリイソボルニルアクリレート（PIBXA）を用い、はじめにPIBXAのHSPを溶解性試験によって実験的に求めた。HSPの温度依存性は、溶解度試験に用いた溶媒の熱膨張率を用いて補正し、室温以外に、35，45、および55℃での溶解性試験から各温度におけるPIBXAのHSPを求めた。次に、PIBXAとして組み合わせる可塑剤として、リン酸トリエチル（TEP）、フタル酸ジブチル（DBP)、アジピン酸ジブチル（DBA)を選択し、それらのHSPと先ほど求めたPIBXAのHSPを組み合わせたところ、DBPとDBAはすべての温度で相溶するのに対し、TEPは25－45℃の範囲は非相溶、55℃は相溶に転じると予測された。実際に各可塑剤を添加してPIBXAを合成したところ、予測と全く同じ通りに材料の温度応答性と相溶性を示した。この結果から、温度補正を考慮したHSPによって、高分子の相溶性が予測できることが示された。得られたPIBXA-TEPは、通常の可塑剤とは異なり、TEP濃度が高いほどガラス転移温度が上昇する結果が得られ、可塑剤の新しい用途を開拓した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
HSPを用いた高分子ー低分子の相溶性をある程度予測することができ、概ね順調に進展している。今回は低温で非相溶となるUCST型だが、引き続き高温度で非相溶となるLCST型のマテリアルの創製を目指す。
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| 今後の研究の推進方策 |
LCST型のマテリアルは異種分子間の水素結合が重要と考えられている。HSPの水素結合項に着目して、相応しい高分子および可塑剤を選定し、材料創製を行う。
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