小角中性子散乱法を用いた高分子編目に働く僅かな水の高強度化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 25810131
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業
• 研究代表者: 富永 大輝 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び東海事業, その他部局等, 研究員 (50513694)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 高分子科学 / ソフトマター / 水 / 中性子散乱 / 細孔分布解析 / 階層構造 / 高分子網目 / 孔分布解析

研究成果の概要

2種類の水溶性高分子で構成される多孔質水溶性高分子物質は、特異的な高強度物性を示す。高精度水蒸気雰囲気制御装置を新たに開発し、これを用いて小角中性子/X線散乱法、中性子非弾性散乱法等を駆使して解析した。これにより、物質が特異的なフラクタル様の構造を有していて、水分子のが特異的に吸着する様子を明らかにした。本研究は、軽元素かつ軽量物質による高強度材料の指針、生命科学における階層構造をはじめとする基礎科学に大きな知見を与える。

研究成果

• [雑誌論文] Gelation process of polyacrylonitrile solutions as studied using small‐angle neutron scattering techniques (2016)
  • 著者名/発表者名: Shota Nakano, Soken Konno, Naoto Tomita, Go Matsuba, Taiki Tominaga, Shin‐ichi Takata
  • 雑誌名: Microsystem Technologies 巻: 1 号: 1 ページ: 57-63
  • DOI: 10.1007/s00542-015-2653-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Performance of TOF near Backscattering Spectrometer DNA in MLF, J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Shibata, N. Takahashi, Y. Kawakita, M. Matsuura, T. Yamada, T. Tominaga, W. Kambara, M. Kobayashi, Y. Inamura, T. Nakatani, K. Nakajima, and M. Arai
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8 ページ: 036022-036022
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.036022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Design and q Resolution of the Small and Wide Angle Neutron Scattering Instrument (TAIKAN) in J-PARC (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Takata, J. Suzuki, T. Shinohara, T. Oku, T. Tominaga, K. Ohishi, H. Iwase, T. Nakatani, Y. Inamura, T. Ito, K. Suzuya, K. Aizawa, M. Arai, T. Otomo, M. Sugiyama
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 8
  • DOI: 10.7566/jpscp.8.036020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 中性子実験装置「J-PARC編」（14）逆転配置分光器 J-PARCパルス中性子源における結晶アナライザー逆転配置分光器DNA (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田薫，高橋伸明，川北至信，松浦直人，富永大輝，山田武，蒲沢和也
  • 雑誌名: 波紋 vol26 no.1 巻: 26 ページ: 37-41
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption of water to double-network polymers having a hierarchical structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiki Tominaga, Shin-ichi. Takata, Jun-ichi Suzuki, Kazuya Aizawa, Hideki Seto, Masatoshi Arai
  • 雑誌名: Journal of Physics Conference Series 巻: 502 ページ: 12058-12061
  • 査読あり
• [雑誌論文] SANS Study of Static Structure of The Double Network Polymers (2013)
  • 著者名/発表者名: Taiki Tominaga, Shin-ichi. Takata, Jun-ichi Suzuki, Kazuya Aizawa, Hideki Seto, Masatoshi Arai
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 1 ページ: 14014-14018
  • DOI: 10.7566/jpscp.1.014014
  • 査読あり
• [雑誌論文] A fluorescence study on the local environment of hydrogels: Double-network hydrogels having extraordinarily high mechanical strength and its constituent single-network hydrogels (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Hattori, Kunihiko Ishii, Taiki Tominaga, Yoshihito Osada, Tahei Tahara
  • 雑誌名: Chemical Physics 巻: 419 ページ: 172-177
  • DOI: 10.1016/j.chemphys.2013.02.028
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shish-kebab formation process observation using new SANS spectrometer, TAIKAN. (2013)
  • 著者名/発表者名: Go Matsuba, Masayuki Sakurai, Taiki Tominaga, Shin-ichi. Takata
  • 雑誌名: Proceedings of The 12th Asian Textile Conference 巻: 1 ページ: 55-60
  • 査読あり
• [学会発表] 小角散乱法を用いた Double Network キセロゲルの構造解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 富永大輝、高田慎一、山田武、松浦直人、柴田薫
  • 学会等名: PF研究会「徹底討論!小角散乱の魅力~基礎・応用・ 産業利用」
  • 発表場所: 高エネルギー加速器研究機構
  • 年月日: 2016-03-30
• [学会発表] Hierarchical structure of DN polymers (xerogel) (2016)
  • 著者名/発表者名: 富永大輝、高田慎一、山田武、松浦直人、柴田薫
  • 学会等名: 2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] Moisture effect on mechanical strength of hydrophilic polymer network by neutron scattering (2015)
  • 著者名/発表者名: Taiki Tominaga, Shinichi Takata, Takeshi Yamada, Masato Matsuura, and Kaoru Shibata
  • 学会等名: 第 63 回レオロジー討論会
  • 発表場所: 神戸大学工学部
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] ソフトマターを中性子で見てみると (2015)
  • 著者名/発表者名: 富永大輝
  • 学会等名: 高度に秩序化された無機ナノ構造体と精密構造有機高分子との融合による高機能性材料の創製
  • 発表場所: 神奈川県横浜市、横浜大学
  • 年月日: 2015-01-21
  • 招待講演
• [学会発表] SANS study of Static structure of Double-Network polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: Taiki Tominaga, Shin-ichi Takata, Jun-ichi Suzuki, Kazuya Aizawa, Hideki Seto, and Masatoshi Arai
  • 学会等名: PN&G2014
  • 発表場所: 東京都、東京大学
  • 年月日: 2014-11-10 – 2014-11-14
• [学会発表] Neutron scattering study of Static structure of Double-Network polymers (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Tominaga, S. Takata, T. Yamada, M. Matsuura, K.Shibata, J. Suzuki, K. Aizawa, H. Seto, and M. Arai
  • 学会等名: J-PARC Symposium 2014
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] SANS study on Double-Network polymers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tominaga, S. Takata, J. Suzuki, T. Shinohara, T. Oku, K. Ohishi, T. Nakatani, Y. Inamura, H. Iwase, T. Ito, et al.
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Makuhari Messe, Chiba, Japan
• [学会発表] SANS study of Static structure of Double-Network polymers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tominaga, S. Takata, J. Suzuki, K. Aizawa, H. Seto, M. Arai
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science 2013
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki, Japan
• [学会発表] Water effect on Static Structure of The Double Network Polymers (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tominaga, S-I. Takata, J. Suzuki, K. Aizawa, S. Hideki, M. Arai
  • 学会等名: International Soft Matter Conference 2013
  • 発表場所: Rome, Italy
• [学会発表] 水が及ぼす高分子網目構造変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富永大輝、高田慎一、瀬戸秀紀、 相澤一也、新井正敏
  • 学会等名: 第61回レオロジー討論会
  • 発表場所: 山形大学工学部、山形県米沢市
• [学会発表] Double Network 高分子鎖近傍の水に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富永大輝、高田慎一、鈴木淳市、瀬戸秀紀、相澤一也、新井正敏
  • 学会等名: 日本中性子科学会第13回年会
  • 発表場所: ちば県民プラザ、千葉県柏市柏の葉