| 研究課題/領域番号 |
23K23082
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01814 (2022-2023)
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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 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
國武 雅司 熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 教授 (40205109)
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| 研究分担者 |
渡邉 智 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (80579839)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2025年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
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| キーワード | 形状記憶ポリマー / 熱可塑性ポリマー / 無機高分子 / 自己修復 / リサイクル / 形状記憶 / シリコーン / ネックレス型ポリマー / POSS / 熱可塑エラストマー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アントラセンの可逆的二量化を利用してポリマーからモノマーへの直接ケミカルリサイクルを可能とするネックレス型ポリマーシステムを構築する。系統的に構造を変化させ、ネックレス構造と物理特性の相関性を明らかにする。さらに熱可塑性ポリマーだけではなく、架橋を伴うネットワークポリマーの合成とリサイクルを検討する。これらの研究によって、物理特性を自由に設計可能で、モノマーリサイクル可能なポリマーシステムの実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
反応性POSS-DMSネックレスポリマーの合成を行った。 末端基導入剤、反応性環状シリコーンを添加した重合によって、末端もしくはDMS鎖部に修飾のための反応基としてビニル基もしくはヒドロシリル基を選択的に導入することに成功した。これにより、様々な反応基をPOSS-DMSネックレスポリマーの所定の位置に導入することが可能となり、ネットワークポリマーの構造多様性の制御の可能性が広がった。
また、これを利用して脂環式エポキシ基を導入することを試みた。脂環式エポキシ基は光酸発生剤で光開始重合を行うことが可能である。主鎖をPDMSとする予備実験で高分子量のポリマーであっても、リニアポリマーの末端の脂環式エポキシ基だけで、十分に架橋し、ネットワークポリマーフィルムを作成できることを確認した。
ネックレスポリマーへの熱可塑性架橋ユニットの導入として、POSS-DMSポリマー末端に、開始基を導入し、原子移動ラジカル重合を行うことでポリスチレンを両端に導入したネックレスポリマーの合成にも成功した。このコポリマーは、ネックレス部分とポリスチレン部分で異なる融解温度を持つことがDSCからも確認された。
ポリスチレンとPOSS-DMSネックレスポリマーからなるABA型コポリマーは、変形後、POSS-DMSネックレスポリマー以上、PS部分の融解温度以下の温度域で、形状記憶特性を示すことがを確認された。
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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
想定したコポリマーのデザインでの合成が可能であること、様々な構造多様性を持ったポリマー群を作り分けられることが明らかになった。これにより、粘土状に成形してから、その形状を記憶させる光架橋型と、PS部分のTg以下では形状記憶能を発揮し、Tg以上では自由に形状を作り、形状を記憶させることが可能な熱可塑性形状記憶ポリマーの実現に大きく近づいた。
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| 今後の研究の推進方策 |
合成の目処は立ったが、ポリマー構造の異なるポリマーを系統的に合成し、熱特性、機械特性の観点から、リサイクル可能な形状記憶プラスチックとしての最適構造を明らかにする必要がある。また、形状記憶特性とそのリセットに関するデモンストレーションを成果として準備していく。
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