| 研究課題/領域番号 |
16K05802
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| 研究機関 | 苫小牧工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
甲野 裕之 苫小牧工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70455096)
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| 研究分担者 |
田島 健次 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00271643)
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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 | セルロース / ナノファイバー / シクロデキストリン / 核磁気共鳴 / 疎水化 / 表層改質 |
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| 研究実績の概要 |
セルロースナノファイバーとして酢酸菌が生産する発酵ナノセルロースを用い、ナノファイバーの表層疎水性改質とシクロデキストリンを分子認識素子としたナノファイバー表層への分子認識能付与を検討した。
表層疎水化はシリル化剤を用いて行なった。セルロースナノファイバーを凍結乾燥後、有紀溶媒に機械的に再分散させ、シリル化との反応を実施した。その結果、ナノファイバー表層水酸基の置換反応を29Siおよび13C固体NMRによって確認した。本表層改質ナノファイバーは撥水性が高く、油との親和性が高いことが明らかになった。しかし、凍結乾燥を合成過程で行なうため、有機溶媒分散性が極めて低いことが課題として残った。またシクロデキストリンを水系で架橋剤を介して不均一系でナノファイバー表層へグラフト化した結果、ゲスト分子能を付与することが可能となった。セルロースナノファイバーのナノサイズおよび超表面積効果によって、そのグラフト化率は通常のパルプを用いた場合の10倍程度に飛躍することが確認された。この場合も水との分散性が低下しており、反応プロセスの改善が必要であることがわかった。次年度は反応プロセスについて水を用いた反応性を選択し、改質効率の向上と生成物の溶媒分散性についての評価を徹底的に実施する。また生成物の構造解析、分子認識能や撥水性といった諸性能の評価、原子間力顕微鏡による分散性の評価、機能性と構造の相関性について精力的に実施することで、目標を達成する。
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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
セルロースナノファイバー表面への改質方法とその評価法について一定の成果を挙げることができた。また共同研究者とともに原料（発酵ナノセルロース）の生産性向上を図ることが可能となり、安定して合成検討を実施できる状況になった。さらに改質技術の方向性に一定の目処がつき、次年度に達成できることに確信ができるため。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は昨年度実施したナノファイバー表層改質法を再検討を行う。主に１）表層シリル化、２）シクロデキストリングラフト化を行う。１）については水系での反応を検討し、生成したナノファイバーの溶媒中での分散性をAFMを用いて解明する。２）については、反応速度論解析を実施するととも、ゲスト分子の認識および徐放性評価、固体NMRによる動的ダイナミクス評価を行ない、当初の目標を達成する。
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