| 研究課題/領域番号 |
16H02292
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
松下 裕秀 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60157302)
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| 研究分担者 |
高野 敦志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (00236241)
野呂 篤史 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (90377896)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ブロック共重合体 / ブレンド / 二重ダイヤモンド構造 / 二重ジャイロイド構造 / 水素結合 / ジャイロイド曲面 / ３元共重合体 / ISP |
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| 研究実績の概要 |
28年度は3成分ブロック共重合体ブレンドからの新しい3次元周期構造構築を目指し、主として次の研究を行い、成果を挙げた。
１）ISP 三元共重合体二様ブレンドの二重ダイヤモンド構造
Poly(isoprene-b-styrene-b-2-vinylpyridine)(ISP)は、I, P の体積分率が等しいとき、超格子構造を採ることが知られる。特に中央S 鎖の比率が0.6 近傍では二重ジャイロイド構造を採りやすい。ここでは、ブロック差に長さの差を持たせる手法で二重ダイヤモンド構造構築を目指した。全分子量と中央S 鎖の分子量が等しく、末端のI, P は大きく長さが異なる二つの試料ISP-a(M=136k, 0.09/0.42/0.49) とISP-b(M=146k, 0.51/0.40/0.09) を用意し、様々なブレンドの構造を調べたところ、ISP-a/ISP-b が5/5 から9/1 の非常に広い範囲で二重ダイヤモンド構造が出現した。
２）水素結合で結んだ AB-BC 型複合体からの構造構築
ISP ３元共重合体は、φS=0.6 の組成近傍で二重ジャイロイド構造を呈する。このとき、中央S 鎖の中点はジャイロイド曲面上にあると考えてよい。そこで、P(poly(2-vinylpyridine)) とH(poly(4-hydroxystyrene)) が水素結合することを利用し、短いP を持つISP 分子、短いH 鎖を持つHSF(F:poly(4-fluorostyrene)) を用意して溶液中で混合した。この溶液から得たキャストフィルムの構造を観察したところ、二つの分子は、P, H が水素結合してIS-PH-SF のようにABC 型の分子は作るものの、基本分子をISF としたとき、S, F 相がコア－シェルネットワークとなった二重ジャイロイド構造を呈することが判明した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
28年度には、分子全体の長さが等しく、両端のブロック鎖の長さが異なるISP 3元共重合体二様ブレンドから、狙い通り4分岐の二重ダイヤモンド構造が得られた。表面積が3分岐の二重ジャイロイド構造に比べて大きいなどから、これまで出現し難いとされてきたダイヤモンド型のメソ構造が得られた価値は高い。また、水素結合で結びつけたIS-PH-SF では、I 末端が背中合わせになり、S, F がコアシェルになった新しいタイプの二重ジャイロイド構造も得られている。これらの二つの成果が得られていることから、3成分ブロック共重合体の構成成分高分子を適切に組み合わせることによる新しい構造構築は、概ね順調であると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
29年度以降は、28年度前に得られた知見、及び最近のモンテカルロシミュレーションによる予想を活用して、ABCD 型の4元共重合体からジャイロイド表面を作る計画である。特にB, C 成分としてpolyisoprene(I), poly(4-trimethylsilylstyrene)(T) を選ぶと、これらの成分は高温で相分離、低温で相溶する組み合わせのため、低温で３成分共重合体のように二重ジャイロイド構造を作り、これを昇温させてI, Tを相分離させる手法でジャイロイド相分離界面を内包する構造を作る。その構造中のI 成分を分解するとジャイロイド表面を持つナノポーラス材料が初めて得られると予想している。
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