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2004 年度 実績報告書

ナノコンポジットゲルにおける有機/無機ネットワークの形成機構と機能性制御

研究課題

研究課題/領域番号 16550181
研究機関(財)川村理化学研究所

研究代表者

原口 和敏  (財)川村理化学研究所, 材料化学研究室, 室長 (10373391)

研究分担者 金 仁華  (財)川村理化学研究所, 合成化学研究室, 室長 (20373392)
キーワードゲル / ナノコンポジットゲル / 有機 / 無機ネットワーク / in-situ重合 / 光透過率変化 / 温度応答性 / 光透過率変化 / 多孔質材料 / ナノコンポジット
研究概要

特異的な有機/無機ネットワーク構造を有するナノコンポジット型ヒドロゲル(ナノコンポジットゲル:NCゲル)の形成メカニズムの解明、およびそれにより発現されるNCゲルの新たな特性・機能性について研究した。
(1)有機/無機ネットワーク構造の形成機構の解明:無機クレイ(XLG)、モノマー(NIPA)、開始剤(KPS)、触媒(TEMED)からなるゲル反応溶液の粘度変化から反応溶液中の構造形成をまず調べ、引き続き、レドックス重合反応でのネットワーク形成機構を、振動粘度、XRD、UV-Vis、延伸試験などにより詳細に検討した。その結果、溶液中では層状剥離したクレイ層(30nm径×1nm厚)とNIPA、KPS、TEMEDが各々異なる相互作用を示す結果、安定したクレイ微粒子の分散が達成され、且つクレイ表面から選択的に反応が開始すること、ネットワーク形成の前段階として多数のグラフト鎖を表面に有するClay-brush粒子が形成されること、最終的にクレイを超多官能架橋剤としたネットワークが形成することなど、機構の概要が明らかとなった。
(2)NCゲルのin-situ重合反応過程において、従来の線状ポリマーおよび有機架橋ゲル合成では全く観測されなかった、光透過率のダイナミック変化が観測され、(1)で述べたClay-brush粒子の形成及び消失に伴う現象であることが明らかとなった。
(3)NCゲルの新たな機能性に関する検討:温度応答性高分子(PNIPA)からなるNCゲルを用いることにより、PNIPA分子鎖のLCST(下限臨界共溶温度)でのコイル-グロービュラー転移に伴う力を世界で初めてマクロな力として取り出すことに成功した。
(4)また、NCゲルを凍結乾燥することにより、新規な三層構造を有する多孔質ナノコンポジット材料が得られること見出した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2005 2004

すべて 雑誌論文 (5件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] Reversible Force Generation in Temperature-Responsive Nanocomposite Hydrogel Consisting of Poly(N-isopropylacrylamide) and Clay2005

    • 著者名/発表者名
      K.Haraguchi, et al.
    • 雑誌名

      ChemPhysChem 6・2

      ページ: 238-241

  • [雑誌論文] Spontaneous Formation of Characteristic Layered Morphologies in Porous Nanocomposites Prepared from Nanocomposite Hydrogels2005

    • 著者名/発表者名
      K.Haraguchi, et al.
    • 雑誌名

      Chem.Mater. 17・5

      ページ: 931-934

  • [雑誌論文] Synthesis of poly(ethyleneimine)s silica hybrid particles with complex shapes and hierarchical structures.2005

    • 著者名/発表者名
      R-H.Jin, et al.
    • 雑誌名

      Chem.Commun. 2005

      ページ: 1399-1401

  • [雑誌論文] The mechanism of forming organic / inorganic network structures during in-situ free radical polymerization in PNIPA-clay nanocomposite hydrogel2005

    • 著者名/発表者名
      K.Haraguchi, et al.
    • 雑誌名

      Macromolecules 38・9(in press)

  • [雑誌論文] Structure and Dynamics of Poly(N-isopropyl acrylamide)-Clay Nanocomposite Gels2004

    • 著者名/発表者名
      M.Shibayama, et al.
    • 雑誌名

      Macromolecules 37.25

      ページ: 4606-9612

  • [図書] ヒドロゲルベースの人工筋肉,「ソフトアクチュエータ開発の最前線」2004

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 総ページ数
      23-44
    • 出版者
      エヌティーエス出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [図書] ナノコンポジットゲル,「ポリマー系ナノコンポジットの新技術と用途展開」2004

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 総ページ数
      152-162
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [図書] 有機・無機ナノコンポジット型ヒドロゲル「有機・無機ナノ複合材料の新局面」2004

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 総ページ数
      131-141
    • 出版者
      エヌティーエス出版
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [図書] 力学:ナノコンポジットゲル,「高分子のゲルの最新動向」2004

    • 著者名/発表者名
      原口和敏
    • 総ページ数
      71-91
    • 出版者
      シーエムシー出版

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公開日: 2006-07-12   更新日: 2016-04-21  

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