| 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 |
20H05222
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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 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
松本 拓也 神戸大学, 工学研究科, 講師 (70758078)
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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 | 高分子表面 / 着氷性 / ポリ置換メチレン / 吸湿性 / 不凍効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，高分子表面での固体状態の水分子である氷に着目し，高分子の化学構造との関連性を見出す。さらに親水性側が水分子と相互作用して，不凍効果を示すことから高分子の側鎖密度の観点からも，高分子と水の界面での凝固作用やバルクの氷との着氷性を評価していく。特に，汎用的な高分子の2倍量の親水側鎖を持つ高分子の場合，水分子との相互作用が大きく増大すると予想される。これらの氷と高分子の関連性は，不凍液としての性能や寒冷地の家屋や航空機の積雪・着氷の面で工業的にも重要となる。
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| 研究実績の概要 |
本研究では，固体状態で動きが極度に制御されている水分子である氷と，側鎖のすべての炭素にカルボン酸などの親水基を有する高分子との分子的相互作用を，側鎖密度から評価・解析することを目的としている。氷と高分子の関係は，不凍液としての性能や寒冷地の家屋や航空機の積雪・着氷の面で工業的にも重要となる。本申請研究では，氷と高分子の分子的な相互作用について，高分子の側鎖の密度の観点からアプローチし，高分子表面や高分子存在下での氷の形成過程やバルクの氷との相互作用を評価し，側鎖が水分子に与える影響を解明することを目的としている。
2021年度としては，側鎖にエステル基を有するポリ置換メチレンの加水分解により，側鎖にカルボキシ基を有するポリ置換メチレンを合成した。また，その薄膜を作製し，着氷強度を評価したところ，ポリアクリル酸と比較して強度が低下していた。さらに不凍水の評価に取り組んだところ，ポリ置換メチレンはより多くの不透水量を有することが確認できた。これは，側鎖に高密度に集積されたカルボン酸によって，より多くの水分子と相互作用したためと考えられた。
さらに，共同研究として水と接触時の高分子の表面膨潤層の形成とそこに含有される部図分子の量が低下し，固液界面のコントラストが明確化することで，表面の疎水性が増加することが確認できた。加えて側鎖にカルボン酸を有するポリ置換メチレン薄膜高湿度条件下における薄膜の構造評価にも取り組み，アクリル酸薄膜と比較してより多くの水分子を含むことが確認できた。
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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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