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2019 年度 実績報告書

高靭性材料のための動的架橋のユニバーサルデザイン

研究課題

研究課題/領域番号 17H03111
研究機関東京大学

研究代表者

吉江 尚子  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20224678)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード高分子材料物性 / 動的結合 / 強靭化
研究実績の概要

本研究では、イガイ足糸の相分離構造に着想を得て申請者らが開発した強靭性ブロック共重合体PB1-b-P(N-r-B)-b-PB2(Bは動的結合性モノマー、Nは非動的結合性かつ柔軟なモノマー)の強靭化機構を解明し、従来材料を凌駕する高強度・高信頼性材料のための分子デザイン基本原理を明らかにすることを目的としている。
具体的な検討課題の内、上記強靭性ブロック共重合体コンセプトの熱可塑性エラストマーへの適用、つまり、P(M-r-B)-b-P(N-r-B)-b-P(M-r-B)(Mは硬質モノマー)による強靭材料の開発研究では、昨年度までに進めていた解析を深耕し、強靭化メカニズムの仮説を補強して、学術誌に発表した。
2つ目の検討課題(結合強度や寿命の異なる動的結合間での比較検討)に関しては、昨年、検討過程で偶然に、単結合で連結されたビシナルジオール(VD)が力学特性と動的な特性を両立させる特異的な動的結合であることを見出していた。本年度は、密度汎函数計算により、VDは単結合周りの回転の自由度が高く、多様なコンフォメーションを取ること、その2量体構造についても、多様な相互配置において多重水素結合を形成した安定2量体を形成することを明らかにした。すなわち、VDの水素結合による2量化は、VD間相互作用エネルギー(エンタルピー)だけでなく、配置のエントロピー的にも安定化されていることを明らかにした。これらの成果も投稿論文にとりまとめて発表した。加えて、当初目的遂行のため、新たな検討対象動的結合として、モノヒドロキシメチルフェニル(ベンジルアルコール)基、o-ジヒドロキシメチルフェニル基を選定し、これらを導入した共重合体を合成し、これまでに既に得てきたビシナルジオール基、ウレイドピリミジノン基の知見と比較検討した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Tough Supramolecular Elastomer via Entropy-Driven Hydrogen Bonds between Vicinal Diols2020

    • 著者名/発表者名
      Kim Chaehoon、Nakagawa Shintaro、Seshimo Masataka、Ejima Hirotaka、Houjou Hirohiko、Yoshie Naoko
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 53 ページ: ASAP

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b02639

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interphase synergistic effects of dynamic bonds in multiphase thermoplastic elastomers2019

    • 著者名/発表者名
      S.Kawana, S.Nakagawa, S.Nakai, M.Sakamoto, Y.Ishii, N.Yoshie
    • 雑誌名

      J. Mat. Chem. A

      巻: 7 ページ: 21195-21206

    • DOI

      10.1039/c9ta07522d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 動的結合に基づく機能性ポリマー材料の開発2019

    • 著者名/発表者名
      中川慎太郎,吉江尚子
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニヤリング

      巻: 64 ページ: 51-57

  • [学会発表] 動的結合の連鎖により結合?の強弱を持たせた?分?材料の研究2020

    • 著者名/発表者名
      近藤慶,中川慎太郎,大山秀子,吉江尚子
    • 学会等名
      高分子学会19-3エコマテリアルシンポジウム
  • [学会発表] 動的架橋を有するトリブロックコポリマーの力学特性に及ぼす非対称性の効果2019

    • 著者名/発表者名
      近藤慶,中川慎太郎,大山秀子,吉江尚子
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 熱可塑性エラストマーの力学特性に及ぼすハード・ソフト相の動的結合の相乗効果2019

    • 著者名/発表者名
      川名紗貴,中川慎太郎,中井脩也,吉江尚子
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 動的架橋を有するトリブロックコポリマーの力学特性に及ぼす非対称性の効果2019

    • 著者名/発表者名
      近藤慶,中川慎太郎,大山秀子,吉江尚子
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第30回年次大会
  • [学会発表] 動的架橋を有するトリブロックコポリマーにおける非対称性の効果2019

    • 著者名/発表者名
      近藤慶,中川慎太郎,大山秀子,吉江尚子
    • 学会等名
      第8回JACI/GSCシンポジウム
  • [学会発表] 動的結合を利用した自己修復性ポリマー/疲労回復性ポリマー2019

    • 著者名/発表者名
      吉江尚子
    • 学会等名
      第235回有機エレクトロニクス材料研究会「環境とプラスチック」
    • 招待講演
  • [学会発表] 動的結合によるポリマーの強靭化と自己修復性/疲労回復性2019

    • 著者名/発表者名
      吉江尚子
    • 学会等名
      スーパーコンポジット研究会第14回講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Autonomous Self-healing of Polymers Triggered by Atmospheric Moisture2019

    • 著者名/発表者名
      C.Kim,H.Ejima,N.Yoshie
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Self-Healing Materials (ICSHM2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] ブロックコポリマーネットワークの粘弾性特性に及ぼす動的結合の効果2019

    • 著者名/発表者名
      中川慎太郎,川名紗貴,中井脩也,吉江尚子
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
  • [学会発表] 動的結合を有する非対称トリブロックコポリマーの特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      近藤慶,中川慎太郎,大山秀子,吉江尚子
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
  • [学会発表] ソフト相/ハード相からなる高分子材料への動的結合導入の効果2019

    • 著者名/発表者名
      近藤慶,中川慎太郎,大山秀子,吉江尚子
    • 学会等名
      第69回ネットワークポリマー講演討論会
  • [学会発表] 動的結合を利用した高分子材料の機能化2019

    • 著者名/発表者名
      吉江尚子
    • 学会等名
      第48回高分子同友会総合講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Enhancing Toughness, Self-recoverability and Self-healing Ability of Polymers Crosslinked with Dynamic Bonds2019

    • 著者名/発表者名
      N.Yoshie
    • 学会等名
      37th Australasian Polymer Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Crosslinking of Polymers with Dynamic Bonds for Toughness, Self-recoverability and Self-healing Ability2019

    • 著者名/発表者名
      N.Yoshie
    • 学会等名
      Korea-Japan Joint symposium on Polymer Science 2019(KJJS2019)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic Bonds for Maintaining Material Performance of Polymers2019

    • 著者名/発表者名
      N. Yoshie
    • 学会等名
      2019 US-Japan Polymer Symposium
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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