| 研究領域 | ミルフィーユ構造の材料科学-新強化原理に基づく次世代構造材料の創製- |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05122
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
斎藤 礼子 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (30225742)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | ミルフィーユ構造体 / ブロック共重合体 / ナノ複合体 / シリカ / ミクロ相分離構造 / ナノ構造制御 / 高分子 / 複合体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ブロック共重合体の形成するラメラ型ミクロ相分離構造（サンドイッチ構造）を鋳型とし、シリカの前駆体であるパーヒドロポリシラザン（PHPS）を一方の高分子ドメイン中に偏在化することで一方の高分子ドメインのみをシリカ化し、他方のドメインはそのまま有機高分子とすることで、精密なミルフィーユ構造の創成とそのデザイン化を目指す。その際、種々の高分子を用いることで、より精密かつ簡便な合成方法の確立を目指す。さらに得られた構造体の薄膜での構造と力学特性の関係を解明する。
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| 研究実績の概要 |
ブロック共重合体の形成するラメラ相分離構造を水平配向することで、低エネルギー低環境負荷にて、ラメラ型ミクロ相分離構造を得ることができる。本研究では、ナノ構造形成に適したブロック共重合体を合成し、ブロック共重合体の形成するラメラ型ミクロ相分離構造を鋳型とし、シリカ前駆体のパーヒドロポリシラザンを一方の高分子ドメイン中でシリカ化し、硬質層を形成し、低エネルギー（低環境負荷）でLPSOと同様な精密なミルフィーユ構造の創成とそのデザイン化を全体の目的とした。
今期は各因子の精密な解析を意図し、分子量の異なるブロック共重合体、および、化学種の異なるブロック共重合体を用いた汎用性検討、および、有機－シリカ複合体中の高分子鎖の再配列と応力によるドメイン配向の阻止のためのブロック共重合体の選択的架橋、シリカ導入相の精密な特性制御を行った。ブロック共重合体の分子量を低減させ層厚を減少させた結果、ナノ複合化可能なシリカ量は低減したが、同一のシリカ含有率においては、複合体の力学強度は増加し、予備応力添加後の力学強度増強は顕著となることが分かった。
さらに、ポリ（3,4-エポキシシクロヘキシルメチルメタアクリレート）系高分子において、硬質層のモデルとなるシリカ含有層を合成し、特性を検討し、硬質層・軟質層を幅広い範囲で系統的に変化させることを可能とした。さらに、硬質層では、シリカ含有率に加え、硬質層内で形成されるシリカドメインのサイズを7nmから65nmまで変化させ、シリカドメインのサイズが硬度に大きく影響する点を見出し、有機―シリカナノ複合体のキンク強化において、シリカ含有率に加え、シリカドメインサイズが重要な因子となることを明らかにした。
以上、有機―シリカナノ複合体でも、LPSOに観察されるキンク強化と同様の強化挙動が高分子でも発現する可能性を見出し、新たな材料設計の因子と可能性を見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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