自己修復能を材料に付与する次世代インテリジェントマイクロカプセルの創製と応用展開

• 研究課題/領域番号: 24360322
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 化工物性・移動操作・単位操作
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 吉田 昌弘 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (50315397)
• 研究分担者: 武井 孝行 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (90468059)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2013年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2012年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
• キーワード: 自己修復 / マイクロカプセル / 複合材料 / エポキシ樹脂 / インテリジェント材料 / カプセル化修復材 / コア-シェル構造 / カプセル化修復材料 / コア/シェル構造 / 非破壊試験 / ヒーリング効果 / マイクロクラック

研究成果の概要

修復剤入りマイクロカプセル（MC）とポリマー系材料との複合化により、材料に生じたマイクロサイズの亀裂を手動介入なしで修復できる自己修復材料が注目されている。具体的には、ポリマー系材料中に修復剤を含有させたMCを分散させて、亀裂成長を駆動力として材料中のMCを破壊させ、MCに含有させた修復材をクラック表面に放出させるというものである。放出された修復剤は毛細管現象により、マイクロクラックに浸透し、クラック表面に露出した触媒と接触後、化学反応により修復が行われる。本研究ではこのような機構を念頭に、修復剤を高含有率で含有するMCを開発し、そのMCの調製に関する基礎的条件確立と自己修復能の評価を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Microencapsulation technology giving self-Healing ability to materials (2014)
  • 著者名/発表者名: Masashiro Yoshida, Marina Fukushima, Kanako Uesugi, Yoshihiro Ohzuno, Takayuki Takei
  • 雑誌名: Journal of The Surface Finishing Society of Japan 巻: 65 ページ: 22-26
  • NAID: 130005100904
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 重合性モノマーを内包したメラミンマイクロカプセルの調製と自己修復材としての評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島真理成, 上杉加奈子, 廣瀬由貴美, 大角義浩, 塩盛 弘一郎, 清山 史朗, 武井 孝行, 吉田 昌弘
  • 雑誌名: 科学・技術研究 巻: 3 ページ: 127-132
  • NAID: 130004972862
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] アセタミプリド徐放性ミクロスフィアの調製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 武井孝行, 柳原正宗, 上杉加奈子, 塩盛弘一郎, 清山史朗, 吉田昌弘
  • 雑誌名: 化学工学論文集 巻: 39 ページ: 219-223
  • NAID: 10031188052
  • 査読あり
• [雑誌論文] ネイルケアに利用可能な加水分解ケラチン内包カゼイン骨格ミクロスフェアの開発及び基礎特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑木貴之, 福島真理成, 大角義浩, 幡手泰雄, 塩盛弘一郎, 清山史朗, 武井孝行, 吉田昌弘
  • 雑誌名: 科学・技術研究 巻: ２ ページ: 43-48
  • NAID: 130003381625
  • 査読あり
• [雑誌論文] 冷熱蓄熱エネルギーのマイクロカプセル化技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘, 武井孝行
  • 雑誌名: 高分子 巻: 62 ページ: 605-606
• [雑誌論文] 機能性マイクロカプセルの創製と応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘, ら
  • 雑誌名: 未来材料 巻: 3 ページ: 40-46
• [雑誌論文] Preparation of polystyrene/poly(pentaerythritol tetraacetate) microcapsules forcontrolled release of water-soluble pesticide (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘, ら
  • 雑誌名: Proc. 10th Japn-Korea Symposium on Materials & Interface-International Symposium on Frontiers in ChemicalEngineering ページ: 69-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and characterization of keratide-loaded casein microspheres for nail reGeneration (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘, ら
  • 雑誌名: Proc. 10th Japan-Korea Symposium on Materials & Interface -International Symposium on Frontiers in ChemicalEngineering ページ: 67-67
  • 査読あり
• [学会発表] 修復剤入りマイクロカプセルを用いたスマート材料の自己修復能力の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉岡啓夢, 大角義浩, 清山史朗, 塩盛弘一郎, 武井孝行, 吉田昌弘
  • 学会等名: 第53回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-07-02
• [学会発表] 修復材入りマイクロカプセルを導入した高分子材料の自己修復能力向上のための基礎的評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 衛藤卓磨, 福島真理成, 廣瀬由貴美, 大角義浩, 武井孝行, 吉田昌弘
  • 学会等名: 化学工学会第81年会
  • 発表場所: 関西大学千里キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] 自己修復機能を材料に付与するマイクロカプセルの基礎特性および自己修復能力評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘，福島真理成，廣瀬由貴美，大角義浩，武井孝行，清山史朗，塩盛弘一郎
  • 学会等名: 化学工学会第80年会(E224)
  • 発表場所: 芝浦工業大学（東京都）
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 修復剤内包マイクロカプセルを利用したTDCB試験片の自己修復能力評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島真理成，大角義浩，武井孝行，吉田昌弘，清山史朗，塩森弘一郎
  • 学会等名: 化学工学会第46秋季大会（D31５)
  • 発表場所: 九州大学(福岡市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 架橋モノマーを内包するコア-シェル型マイクロカプセルを利用した自己修復材料の自己修復能力評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島真理成, 大角義浩, 清山史朗, 塩盛弘一郎, 武井孝行, 吉田昌弘
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜市、岐阜大学
• [学会発表] プラスチック材料に自己修復機能を付与するコア-シェル型マイクロカプセルの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福島真理成, 大角義浩, 清山史朗, 塩盛弘一郎, 武井孝行, 吉田昌弘
  • 学会等名: 第24回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
  • 発表場所: 別府市、亀の井ホテル
• [学会発表] メラミン-ホルムアルデヒドを外殻としたアクリル系修復材入りマイクロカプセルを導入したTDCB試験片の自己修復機能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘, 上杉加奈子, 福島真理成, 大角義浩, 清山史朗, 塩盛弘一郎, 武井孝行
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山市、岡山大学
• [学会発表] Preparation of microcapsule encapsulated neonicotinoid insecticide and its controlled release properly (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘, ら
  • 学会等名: The 25th International Symposium on Chemical EngineeRing
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 2012-12-15
• [学会発表] 材料に自己修復機能を付与するマイクロカプセルの開発と特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉田昌弘, ら
  • 学会等名: 第23回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会
  • 発表場所: 北九州八幡ロイヤルホテル
  • 年月日: 2012-07-20
• [図書] 懸濁重合における粒子径制御・均一化と不具合対策・機能性粒子調製技術(第5章 機能性微粒子の調製 第3節) (2014)
  • 著者名/発表者名: 幡手 泰雄, 吉田 昌弘, 武井 孝行, 塩盛 弘一郎
  • 総ページ数: 22
  • 出版者: サイエンス&テクノロジー株式会社