| 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 |
20H05223
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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 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
網代 広治 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (50437331)
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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 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | ワンポッド / 高強度 / ハイドロゲル / 保水剤 / N-ビニルアミド / ワンポット / Nービニルアミド / 保水材 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
研究目的は、過酷な環境で機能する新しい高強度保水材を、水圏機能材料として開発することである。本研究課題ではこれを達成するために、最近考案した新しい相互侵入網目(IPN)調製法を利用する。通常、IPNの高強度化において二種類の網目をつなぐことが効果的と考えられている。またIPN調製では二段階の合成が必要であるが、独自の手法では二種類の網目をワンポッドで結合でき、そのため栄養分を効率的に供給する保水材を構築できる。
新しい保水材として、「化学構造・網目構造」と「保水能・栄養物分担持能」との関係、「膨潤度・力学的強度」と「過酷な環境に対する耐性」との関係を明確とする。過酷な環境のモデルを検討する。
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| 研究実績の概要 |
１年目においては、提案書で解明しようとしていた伸縮率が600％程度になるゲルについて、反応性の異なるビニル基を組み合わせた3種類の架橋剤に関し、それぞれの架橋剤の有無によって、透明性や膨潤度に影響することを報告した。
2年目においては、ワンポッドでIPNを調製する新手法について、さらに反応メカニズムを明らかとし、高強度の新しい保水材を創製することを目指した。N-ビニルアミドを含む二種類の反応性の異なるビニル基が結合した架橋剤を利用の効果を、種々のゲルを調整することで調べた。まず、エチルアクリレートとN-ビニルホルムアミドを部分構造とする架橋剤では、各ビニル基に反応性の差が確認されたものの、ハイドロゲル強度に及ぼす影響に有意な差が見いだされなかった。次に、N-ビニルホルムアミドの代わりにN-ビニルアセトアミドを用いたところ、透明かつ高い伸縮性のハイドロゲルが得られた。これをTEM観察したところ、数十nmレベルの相分離構造が観測された。これらの結果から、ゲルの均一性に架橋剤構造はある程度効果を示す一方で、高伸縮性の主な要因はメチル基の小さな疎水性凝集形成とその均一性であることが示唆された。この考え方に基づき、疎水性凝集を制御し、両親媒性N-ビニルアミドとエチルアクリレートを用いて、ワンポッドで透明性が高く伸び率3000%程度の高い伸縮性のハイドロゲルを調製することができた。
また、このように二種類のモノマーで親水性疎水性のわずかな違いのバランスを取り、ゲルを高強度化する本手法は、ポリウレタンのゲルへと展開した。
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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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