| 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 / POSS |
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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 |
形状記憶ポリマーは、ガラス転移温度以下で生じたひずみが、ガラス転移温度ではエントロピー弾性によって、架橋時に決定された構造に復帰する。ガラス転移を跨ぐことが、特性を発現させるキーポイントとなるので、ポリマー自身のガラス転移温度の設定は重要である。
プログラマブルな形状記憶ポリマーを実現する為に、ガラス転移温度の設定が自由に行えるPOSS-DMSネックレスポリマーに注目した。これを元に、物理架橋部位としてポリスチレンを両端に導入したブロックポリマーをデザインした。
ブロックポリマーの合成法として、ネックレスポリマーの末端からポリスチレンを原子移動ラジカル重合法でグラフト化することを最初試みたが、うまくいかなかった。そこで戦略を変えて、短いシロキサン鎖の両端にATRP開始基を導入し、ATRPでポリスチレンを導入した後、環状シリコンをモノマーとする開環平衡 重合を行ったところ、最終的に、ガラス転移温度を自由に調整可能なネックレスポリマーの末端にポリスチレンを導入したブロックポリマーの合成に成功した。
熱特性を調べると、ポリスチレンのガラス転移温度以上では、すべての部分が融解するが、ポリスチレンのガラス転移温度以下にするとポリスチレンが凝集して物理架橋部位となり、熱可塑性エラストマーとなることが確認できた。ネックレスポリマー部位のガラス転移温度を跨ぐことで、形状記憶特性を発現できることも確認できた。
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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
熱可塑性形状記憶ポリマーのための、POSS-DMSネックレスポリマーとポリスチレンからなるブロックポリマーの基本的な合成法を確立できた。これから、系統的に一次構造を変えたブロックポリマーを合成し、形状記憶特性を明らかにする。
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| 今後の研究の推進方策 |
開発したブロックポリマー合成法に基づき、系統的に一次構造を変えたブロックポリマーを合成する。
またブロックポリマーの熱特性、機械特性、形状記憶特性を調査する。
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