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本研究では、有機ゲルの環境応答性および動的機能と無機微粒子の光学機能および力学的性質を融合させることで、新しい光学的物性もしくは力学的物性を有する新材料の構築を目差した。これまでの研究においては、その基盤技術を確立するために、１）環境変化に応じて動的に応答する刺激応答性高分子ゲル微粒子の調製とその集合体の構造発色性の解明、２）無機微粒子の集合構造と光学物性の相関を調べる上で、１）のようなゲル微粒子ではなく、電子顕微鏡にてその構造を調べることが可能なシリカ微粒子を利用した系、に取り組んだ。本年度は、これまでの研究結果を踏まえて、１）環境に応じて色が変わる構造発色性材料、２）構造発色性材料のマイクロ流路による粒子化、および、３）高力学物性を示す高分子ゲルの開発、４）および、これらの融合研究を行った。
これまでに、無機微粒子集合系においては、粒径の揃った白色無機微粒子の形成するアモルファス集合体が、粒子の粒径に応じた特定の波長領域の光を選択的に反射し、その位置は光を照射する方向や観測方向にほとんど依存しないことを見いだした。また、その集合体に微量の黒色微粒子を融合すると鮮やかな発色を示すことも見いだした。さらに、無機微粒子集合体に対して黒色物質をどこに配置することが発色を鮮やかにする上で重要かについて明らかにした。これらの知見から、光などの刺激に応じて黒色物質の量が制御できるシステムと無機微粒子集合体を融合することで、刺激応答性発色剤の調製に成功した。有機ゲル系においては、ポリロタキサンを架橋剤に用いることで、様々な刺激応答性のゲルを調製し、環境応答性および高伸張性、高靱性を示すゲルを調製することに成功した。また、ポリロタキサン架橋剤をラジカル重合で得られるあらゆるゲルに利用して高伸張性および高靱性を示すゲルにするための条件に関しても明らかにした。
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