含水ゲル高強度化原理「DN原理」に基づく高強度エラストマーの創製

• 研究課題/領域番号: 26870008
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 複合材料・表界面工学; 高分子・繊維材料
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中島 祐 北海道大学, 先端生命科学研究院, 助教 (80574350)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: エラストマー / ゴム / 強靭化 / 犠牲結合 / ダブルネットワーク / セルロース / タフネス / 高強度

研究成果の概要

ダブルネットワーク（ＤＮ）ゲルは、脆い第１網目ゲルとよく伸びる第２網目ゲルとの複合により得られる、極めて丈夫なゲル材料である。本研究では、ＤＮゲルの原理をゴム材料（エラストマー）に適用し、２重網目構造を有する丈夫なエラストマーの創製を試みた。脆い第１網目構造をうまく設計することにより、高い強度、硬さ、伸張性を併せ持つ丈夫なＤＮエラストマーの創製に成功した。また、植物に含まれるセルロースを第１網目に用いることで、丈夫で環境に優しく、受けたダメージを回復できるＤＮエラストマーも創製した。

研究成果

• [雑誌論文] Generalization of the Sacrificial Bond Principle for Gel and Elastomer Toughening (2017)
  • 著者名/発表者名: Tasuku Nakajima
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 印刷中 号: 6 ページ: 477-485
  • DOI: 10.1038/pj.2017.12
  • NAID: 40021203894
  • 査読あり
• [学会発表] Study on requirements of the first network for tough double network gels (2017)
  • 著者名/発表者名: Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
  • 学会等名: APS March Meeting 2017
  • 発表場所: ニューオーリンズ（米国）
  • 年月日: 2017-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] About requirements of the first network for synthesis of tough double network gels (2017)
  • 著者名/発表者名: Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Jian Ping Gong
  • 学会等名: GelSympo2017
  • 発表場所: 日本大学津田沼キャンパス（千葉県・習志野市）
  • 年月日: 2017-03-07
  • 国際学会
• [学会発表] セルロースを犠牲結合とする高靱性・自己回復性エラストマーの創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 村井 城治、中島 祐、黒川 孝幸、グン 剣萍
  • 学会等名: 第51回高分子学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] 粘性エネルギーロスを示さないDouble Networkエラストマーの創製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 雄平、中島 祐、野々山 貴行、黒川 孝幸、グン 剣萍
  • 学会等名: 第51回高分子学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2017-01-19
• [学会発表] 粘性によるエネルギーロスを示さないDNエラストマーの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 雄平、中島 祐、野々山 貴行、黒川 孝幸、グン 剣萍
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] ハイドロゲル高強度化手法の一般化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島 祐
  • 学会等名: 2016 年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 定山渓ビューホテル（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-09-03
  • 招待講演
• [学会発表] 粘性によるエネルギーロスを示さないDNエラストマーの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 雄平、中島 祐、野々山 貴行、黒川 孝幸、グン 剣萍
  • 学会等名: 2016年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 定山渓ビューホテル（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-09-02
• [学会発表] セルロースを犠牲結合とする高靱性・自己回復性エラストマーの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 村井 城治、黒川 孝幸、中島 祐、野々山 貴行、グン 剣萍
  • 学会等名: 2016年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 定山渓ビューホテル（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-09-02
• [学会発表] Creation of Double Network Elastomer with High Toughness and Self-Recovering Property by Using Cellulose as Sacrificial Bonds (2016)
  • 著者名/発表者名: Joji Murai, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
  • 学会等名: 北大若手研究者の会第16回研究交流会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-08-19
• [学会発表] DNゲルの強靭化に対する第1網目コンフォメーションの効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中島 祐、太田 玖美、黒川 孝幸、グン 剣萍
  • 学会等名: 第65回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] Fracture Process Analysis of Tough Double Network Gels (2016)
  • 著者名/発表者名: Tasuku Nakajima
  • 学会等名: BIT's 2nd Annual World Congress of Smart Materials-2016
  • 発表場所: シンガポール市（シンガポール）
  • 年月日: 2016-03-06
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ダブルネットワーク構造を有する強靱エラストマーの創製 (2016)
  • 著者名/発表者名: 尾崎雄平、中島祐、野々山貴行、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 第50回高分子学会北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2016-01-21
• [学会発表] Evaluation of swelling effect on mechanical property of polymer gels in wide range of swelling degree (2015)
  • 著者名/発表者名: Tasuku Nakajima, Ken-ichi Hoshino, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
  • 学会等名: The 14th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: コロア市（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Creation of Double Network Elastomer with High Toughness and Self-Recovering Property by Using Cellulose as Sacrificial Bonds (2015)
  • 著者名/発表者名: Joji Murai, Tasuku Nakajima, Takayuki Kurokawa, Takayuki Nonoyama, Jian Ping Gong
  • 学会等名: The 14th Pacific Polymer Conference
  • 発表場所: コロア市（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2015-12-12
  • 国際学会
• [学会発表] Toughening of Soft Materials by Sacrificial Bond Principle (2015)
  • 著者名/発表者名: Tasuku Nakajima
  • 学会等名: 5th Asian Symposium on Advanced Materials
  • 発表場所: 釜山市（大韓民国）
  • 年月日: 2015-11-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ダブルネットワーク構造を有する強靱エラストマーの創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾崎雄平、中島祐、野々山貴行、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 2015年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 定山渓グランドホテル（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-08-28
• [学会発表] セルロースを犠牲結合とする高靱性・自己修復性エラストマーの創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村井城治、中島祐、黒川孝幸、野々山貴行、グン剣萍
  • 学会等名: セルロース学会第22回大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-07-09
• [学会発表] セルロースを犠牲結合とする高靱性・自己修復性エラストマーの創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村井城治、中島祐、野々山貴行、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌市）
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] Fracture process analysis of tough double network hydrogels with well-defined first network (2015)
  • 著者名/発表者名: Tasuku Nakajima, Takahiro Matsuda, Takamasa Sakai, Takayuki Kurokawa, Ung-il Chun, Jian Ping Gong
  • 学会等名: 2015 Conference on Deformation, Yield and Fracture in Polymers
  • 発表場所: ケルクラーデ市（オランダ）
  • 年月日: 2015-04-01
  • 国際学会
• [学会発表] 犠牲結合を導入した強靭ダブルネットワークエラストマーの創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 米田有希、中島祐、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 高分子学会2014年度北海道支部冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-01-26
• [学会発表] セルロースを犠牲結合とする高靱性・自己回復性ソフトマテリアルの創製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村井城治、野々山貴行、中島祐、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 高分子学会2014年度北海道支部冬季研究発表会
  • 発表場所: 北海道大学学術交流会館（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-01-26
• [学会発表] ゲルではどこまで高強度化が可能か？ (2015)
  • 著者名/発表者名: 中島祐
  • 学会等名: 第207回ゴム技術シンポジウム～どうすればゴムの強度を極限まで高められるか？～
  • 発表場所: 東京電業会館（東京都）
  • 年月日: 2015-01-16
  • 招待講演
• [学会発表] ポリメタクリル酸メチルを用いた強靭ダブルネットワークエラストマーの創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 米田有希、中島祐、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学（長崎県長崎市）
  • 年月日: 2014-09-24
• [学会発表] 相分離構造導入によるゲルの高強度化：化学種の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤紘士朗、久松俊之、中島祐、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 2014年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 定山渓ビューホテル（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-08-29
• [学会発表] セルロースを犠牲結合とする高靱性ソフトマテリアルの創製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 村井城治、野々山貴行、中島祐、黒川孝幸、グン剣萍
  • 学会等名: 2014年度北海道高分子若手研究会
  • 発表場所: 定山渓ビューホテル（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-08-29
• [図書] ゲルテクノロジーハンドブック～機能設計・評価・シミュレーションから製造プロセス・製品化まで～ 第8章第1節「ダブルネットワークゲルのからくり―犠牲結合と隠れ長」 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中島祐、グン剣萍
  • 総ページ数: 908
  • 出版者: エヌ・ティ－・エス