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2017 年度 実績報告書

有機-無機複合(ナノコンポジット)ゲル基盤技術の展開と機能創出

研究課題

研究課題/領域番号 15H03870
研究機関日本大学

研究代表者

原口 和敏  日本大学, 生産工学部, 研究所教授 (10373391)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワードナノ材料 / ゲル / ナノコンポジット / 刺激応答性 / 力学物性
研究実績の概要

(1)NCゲルの機能最大化に関しては、ポリ(N-イソプロピルアクリルアミド)(PNIPA)とクレイからなるNCゲルを用いて、その周囲環境を水とNaCl水溶液で交互に変化させることにより、極めて大きな収縮応力が可逆的に発現することを見出した。応力発現はNCゲル中のPNIPA鎖が塩濃度増加により室温でCoil-to-globule転移を生じるようになるためと結論された。実験条件をNaCl濃度およびNCゲル組成を変化させて最適化した結果、温度応答による場合の10倍以上の4Nを超える応力(150-200 kPa)が発現した。これはヒト筋肉における応力とほぼ同じレベルである。以上の結果及び応力発現機構をまとめて論文投稿し、掲載された。
(2)新規NCゲルの合成と機能創出に関して、予めArプラズマ処理したクレイを用いることで、力学物性に優れた均一で透明なNCゲルが開始剤フリー光重合により合成できることを見出した。また、プラズマ処理クレイにおける過酸化物形成とラジカル発生をFTIR及びESR測定により明らかにした。更に、プラズマ処理クレイ層を下部にして、反応液中にクレイを共存させる実験から、in situ重合反応におけるクレイの役割及び重合機構を明確にした。以上の結果を論文にまとめて投稿し、掲載された。
(3)ゾル-ゲル反応によるポリマークレイーシリカ三成分系NCゲルの合成に成功し、極めて優れた力学物性(超高弾性率/高強度)と迅速な温度応答収縮性を有することを明らかにした。また、構造モデルを推奨した。これらをまとめて論文投稿し、掲載された。
(4)形態制御によるNCゲル機能化に関して、前年度見出したアルコール水溶液異常粘度のクレイ共存による増幅(約150~1500倍)に関する実験結果および機構考察をまとめて論文投稿し掲載された。また、溶媒種の変化の影響を含めた研究をさらに進めた。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件、 招待講演 9件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Nanocomposite Gels by Initiator-Free Photopolymerization: Role of Plasma-Treated Clay in the Synthesis and Network Formation2018

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi、Takada Tetsuo、Haraguchi Ryosuke
    • 雑誌名

      ACS Appl. Nano Mater.

      巻: 1 ページ: 418~425

    • DOI

      10.1021/acsanm.7b00264

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrastiff, Thermoresponsive Nanocomposite Hydrogels Composed of Ternary Polymer-Clay-Silica Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Li Huan-Jun、Jiang Haoyang、Haraguchi Kazutoshi
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 51 ページ: 529~539

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b02305

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversible generation of large retractive tensile forces in isometric chemo-mechanical actuators composed of nanocomposite hydrogels and aqueous NaCl solutions2018

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi、Kimura Yuji、Shimizu Shouichi
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 14 ページ: 927~933

    • DOI

      10.1039/c7sm01935a

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Human corneal endothelial ell transplantation using nanocomposite gel sheet in bullous keratopathy2018

    • 著者名/発表者名
      Parikumar Periasamy, Haraguchi Kazutoshi, Senthilkumar Rajappa, Abraham JK Samuel
    • 雑誌名

      Am J Stem Cells 2018;7(1):18-24

      巻: 7 ページ: 18~24

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Uniaxial and plane orientations of clay platelets in nanocomposite gels with different compositions during stretching and recovery2017

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi、Murata Kazutaka、Kimura Yuji
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 116 ページ: 439~446

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2016.12.023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Clay-Alcohol-Water Dispersions: Anomalous Viscosity Changes Due to Network Formation of Clay Nanosheets Induced by Alcohol Clustering2017

    • 著者名/発表者名
      Kimura Yuji、Haraguchi Kazutoshi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 ページ: 4758~4768

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b00764

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ナノコンポジットゲルの創製と展開2017

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi
    • 雑誌名

      高分子

      巻: 66 ページ: 601~603

    • 査読あり
  • [学会発表] アルコール添加によるクレイナノ粒子分散液の異常粘度発現およびゲル形成2018

    • 著者名/発表者名
      木村悠二、原口和敏
    • 学会等名
      第98回日本化学会春季年会
  • [学会発表] スーパーゲルが誘発するゲルの進化とイノベーション2018

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 学会等名
      川越工業高校サイエンスアカデミー事業
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子の架橋反応・メカニズムと構造・特性の制御・評価技術2018

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 学会等名
      株)情報機構セミナー主催セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Platinum-polymer-clay nanocomposite hydrogels via exfoliated clay-mediated in situ reduction2017

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi
    • 学会等名
      5thNanoToday Conference: Nanotoday2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Anisotropy in Polymer-Clay Nanocomposite Gels and Its Uniaxial and Plane Orientations During Stretching and Recovery2017

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi
    • 学会等名
      International Conference on Advances in Polymer Science & Technology:APA2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノコンポジットゲルの開発とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 学会等名
      第26回ポリマー材料フォーラム(高分子学会)
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly Stretchable, Mechanically Tough Zwitterionic Sulfobetaine Nanocomposite Gels with Controlled Thermosensitivity2017

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi
    • 学会等名
      International Conference on Chemistry & Material Science:Chemistry 2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Protein resistant and antithrombogenic properties of amphiphilic block copolymer coatings prepared by RAFT polymerization2017

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi
    • 学会等名
      8th International Conference on Advanced Fibers and Polymer Materials: ICAFPM-2017
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] クレイ-アルコール-水分散液における異常粘度の発現2017

    • 著者名/発表者名
      原口和敏、木村悠二
    • 学会等名
      第66回高分子討論会(高分子学会)
  • [学会発表] 水を主成分とするヒドロゲルの物性革新と安全な省資源材料としての展開2017

    • 著者名/発表者名
      原口和敏、武久敢
    • 学会等名
      第6回JACI/GSCシンポジウム
  • [学会発表] 有機/無機融合マテリアルの物性革新と応用展開2017

    • 著者名/発表者名
      原口和敏、
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会 特別シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分子の架橋反応と評価および物性制御技術2017

    • 著者名/発表者名
      原口和敏、
    • 学会等名
      R&D支援センター主催セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanocomposite Gels and Soft Naocomposites with Polymer-Clay Networks2017

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Kazutoshi
    • 学会等名
      The Polymer Society of Korea 2017, Spring Meeting(韓国高分子学会春季大会)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] ゲル化・増粘剤の使い方、選び方 事例集 (第4章第4節)2018

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 総ページ数
      691
    • 出版者
      (株)技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-691-9-3043

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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