| 研究領域 | 水圏機能材料：環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05213
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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 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
桶葭 興資 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (50557577)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 配向 / 多糖 / 水蒸気 / 自己組織化 / アクチュエータ / 水 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究代表者は直近の研究で、多糖のナノ/マイクロ自己相似構造の再構築に成功すると共に、センチメートルスケールに至る一軸配向化技術を独自開発した（Okeyoshi*, et al, Scientific Reports 2017など、H28若手研究B）。そこで本研究では、様々な多糖に対して液晶状態から一軸配向構造を持つ高分子膜を作製し、湿度変化に対してミリ秒スケールで高速に可逆的屈曲変形するアクチュエータの創出を目指す。これまでに、一軸配向化による一軸膨潤ゲルをはじめ、強力な予備実験結果を得ており、水の拡散方向が繊維の毛管力によって秩序化されたエネルギー変換素子を作製する。
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| 研究実績の概要 |
水圏の生体組織が多様なエネルギー変換を達成していることに鑑みれば、持続可能な社会に向けて、水を活用したエネルギー循環型社会への移行は必須である。例えば、ソフトでウエットな高分子ハイドロゲルは人工軟骨や細胞足場など医用材料をはじめ、生体機能の超越が有望視されている。同時に、刺激応答性高分子を用いたケモメカニカルゲルや湿度応答する合成高分子フィルムなど、しなやかに運動するアクチュエータの研究も注目されてきた。一方、生体高分子の多糖が生体適合性や環境適応性を有し、重要な材料として再注目されている。しかし、多糖と水を扱った先端材料、特に水の蒸発に関する研究は発展途上にある。そこで本研究では、様々な特性を持つ各種多糖に対して一軸配向膜を作製し、水蒸気駆動型の運動素子や高い保湿性を有する微粒子状の材料、さらにエネルギー変換材料の設計を進めた。以下に具体的内容、意義、およびその重要性を記す。1. 水圏環境で創られた生体高分子の多糖は、分子・ナノ・マイクロスケールと階層的な自己集合構造を形成し、その形態もファイバー状や微粒子状と多岐にある。ここで、高分子濃度や塩濃度など水圏環境を整えることで、その形態の可逆的制御に成功した。骨格タンパク質が示す動的不安定性と類する特徴であり、生物学的にも有意義な内容が明らかになった。2. 多糖の自己集合構造としてファイバー状を形成する階層構造について報告した。特に、自己相似的なナノ・マイクロ構造、水圏環境や乾燥条件を制御した系における多糖の形態、架橋構造が導入された多糖ゲルの膨潤特性についてまとめた。また本年度において国際学会と国内学会含め１１件発表、査読付学術論文受理済１報と投稿中数報あり、活発な議論を通して進められた。これを基に本研究の多角的なアプローチがなされ、新学術を推進させる取り組みとして重要なステップを踏んだ。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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