2019 年度研究成果報告書

100%ナノセルロース結晶からなる高強度繊維の紡糸

研究課題

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研究課題/領域番号	17K05991
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	高分子・繊維材料
研究機関	信州大学
研究代表者	荒木潤信州大学, 学術研究院繊維学系, 准教授 (10467201)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	セルロース / ナノウィスカー / 繊維 / 湿式紡糸 / ヤング率 / 破断強度 / 配向度 / 化学架橋
研究成果の概要	セルロースナノウィスカーの水懸濁液を湿式紡糸することで100%セルロースナノウィスカーのみからなる繊維を紡糸した。凝固浴溶媒、電解質の種類と濃度、紡糸原液濃度を変えて紡糸を検討した。X線回折は繊維内部のナノウィスカーの配向を示した。繊維の弾性率はウィスカーの配向度に依存するが強度は依存しないことがわかった。紡糸した繊維を一度水洗し再び風乾すると弾性率と強度が増加した。元素分析から、凝固浴内の電解質(Ca2+)がナノウィスカーの表面荷電基をイオン架橋している可能性が示された。ナノウィスカー間を架橋するとやや破断強度が低下するものの破断時伸びが増加する繊維を調製できた。
自由記述の分野	セルロース化学、高分子化学、超分子科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	繊維の力学物性は用いる高分子の結晶化度に大きく依存する。非晶を加水分解して結晶のみを残したセルロースナノウィスカーのみから繊維が形成できたことは100%結晶からなる繊維の調製を意味し、また微結晶の集合体であることによりしなやかさも備えている。100%結晶からなる繊維はこれまでに実現されたことがなく画期的であり、軽さの割に鉄やガラス並の強度を持つセルロース結晶の利点を生かした材料創成の先駆けとなる。