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2019 年度 実績報告書

可逆性・可動性超分子を架橋点とする機能性超分子材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 18H02035
研究機関大阪大学

研究代表者

高島 義徳  大阪大学, 理学研究科, 教授 (40379277)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード可逆性架橋材料 / 可動性架橋材料 / 光刺激応答性 / 自己修復性 / 高靭性 / 分子接着技術 / 応力分散性
研究実績の概要

【研究実績の概要】 高分子材料の機能設計において、架橋構造の選択に応じて大きく機能変換することができる。本研究課題では超分子特有の可逆的な結合と機械的架橋分子として振舞う挿し違い二量体に注目し、これまでの高分子材料に見られなかった新たな機能性高分子材料を創製した。高分子材料に可逆的結合を導入し、分子認識を通した材料間の選択的接着、自己修復性材料・接着剤、高靭性材料、刺激応答性アクチュエータの作製を本研究課題の目標とした。
【乾燥状態で機能する自己修復性超分子材料の作製】これまでに作製した自己修復性材料はヒドロゲルなどの溶媒を含んでいた。本研究課題では、無溶媒で機能する自己修復性材料を作製した。アクリレート系材料を主材として、切断面選択的な接着性や傷修復性を確認した(Macromolecules 2019, 52(7), 2659-2668.)得られた自己修復材料は粉砕することで再び成型することも可能であり、リサイクル性もあることを確認した。
【可動性架橋材料の機能評価と発現機構の解明】可動性架橋形式を持つ材料の力学特性を評価した。特にアクリレート系材料にて、簡便に可動性架橋を形成する合成手法を確立し、可動性架橋特有の力学特性を見出すことに成功した(Macromolecules 2019,52(18),6953-6962.)
【自己修復性超分子材料を用いたイオン伝導性材料の開発】上記の可逆性架橋自己修復材料にイオン性液体を吸着させ、イオン伝導性を持たせた。同じ弾性率でありながら、化学架橋材料では、イオン伝導性が低いのに対して、可逆性架橋自己修復材料では、高いイオン伝導性を示した。(Macromolecules 2019, 52, 2932-2938.)

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

当初の計画通り、3項目のそれぞれの材料開発も進展しており、基盤となる重要な論文も発表することができ、着実に研究を進展させることができた。2019年度の発見を持って、2020年度の研究推進に繋がる成果を見出すことができた。

今後の研究の推進方策

2019年度の成果に従って、2020年度はさらに分子認識を通した材料間の選択的接着、自己修復性材料・接着剤、高靭性材料、刺激応答性アクチュエータの開発をさらに発展させていく。特に最終年度にあたり、「可逆性・可動性架橋材料の機能評価と発現機構の解明」をより進め、新たな高分子材料の発展につなげる。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 備考 (1件) 産業財産権 (2件)

  • [雑誌論文] Self-Healing Alkyl Acrylate-Based Supramolecular Elastomers Cross-Linked via Host-Guest Interactions.2019

    • 著者名/発表者名
      Suguru Nomimura, Motofumi Osaki, Junsu Park, Ryohei Ikura, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 ページ: 2659-2668

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b00471

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Supramolecular Ionic Liquid Gels Based on Host-Guest Interactions and Their Swelling and Ionic Conductive Properties.2019

    • 著者名/発表者名
      Garry Sinawang, Yuichiro Kobayashi, Yongtai Zheng, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 ページ: 2932-2938

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.8b02395

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supramolecular Elastomers with Movable Cross-Linkers Showing High Fracture Energy Based on Stress Dispersion2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Ikura, Junsu Park, Motofumi Osaki, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada, Yoshinori Takashima.
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 ページ: 6953-6962

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b01198.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of cyclodextrin-based porous polymeric membrane by bulk polymerization of ethyl acrylate in the presence of cyclodextrin.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Kobayashi, Yukie Nakamitsu, Yongtai Zheng, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada.
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 177 ページ: 208-213

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2019.06.015.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-healing and shape-memory properties of polymeric materials cross-linked by hydrogen bonding and metal-ligand interactions.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Kobayashi, Tomohiro Hirase, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi
    • 雑誌名

      Polymer Chemistry

      巻: 10 ページ: 4519-4523

    • DOI

      10.1039/C9PY00450E.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical and self-recovery properties of supramolecular ionic liquid elastomers based on host-guest interactions and correlation with ionic liquid content.2019

    • 著者名/発表者名
      Garry Sinawang, Yuichiro Kobayashi, Motofumi Osaki, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi.
    • 雑誌名

      Rsc Advances

      巻: 9 ページ: 22295-22301

    • DOI

      10.1039/C9RA04623B

    • 査読あり
  • [学会発表] Self-healing properties of a supramolecular hydrogel consisting of polyrotaxane cross-linked by host-guest interactions.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Kobayashi, Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] シクロデキストリンとアルキル修飾カチオン性ゲストの包接錯体を架橋点とした超分子材料の力学物性2019

    • 著者名/発表者名
      小西 昴・荒本 光・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 無溶媒重合による超分子材料の作製とその力学特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      以倉 崚平・朴 峻秀・大﨑 基史・山口 浩靖・原田 明・髙島 義徳
    • 学会等名
      第8回JACI/GSC シンポジウム
  • [学会発表] シクロデキストリンとスチルベン誘導体の包接錯体により架橋された光応答性ゲルアクチュエータ2019

    • 著者名/発表者名
      岡野 七海・山口 浩靖・原田 明・髙島 義徳
    • 学会等名
      第8回JACI/GSC シンポジウム
  • [学会発表] クエン酸変性セルロースナノファイバー/ホスト-ゲスト超分子材料の複合化とその物性評価2019

    • 著者名/発表者名
      土屋 日奈子・髙島 義徳・山口 浩靖・宇山 浩・原田 明
    • 学会等名
      第17回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
  • [学会発表] Host-guest Interaction between Hydrophobic Cyclodextrin and Adamantane for Electronic Devices2019

    • 著者名/発表者名
      朴 峻秀・大﨑 基史・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第8回JACI/GSC シンポジウム
  • [学会発表] シクロデキストリンとスチルベン誘導体の包接錯体により架橋された光応答性ゲルアクチュエータ2019

    • 著者名/発表者名
      岡野 七海・山口 浩靖・原田 明・髙島 義徳
    • 学会等名
      第65回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] 光刺激応答性の架橋点を有する超分子ヒドロゲルの作製と応答性の評価2019

    • 著者名/発表者名
      岡野 七海・山口 浩靖・原田 明・髙島 義徳
    • 学会等名
      第68回 高分子討論会
  • [学会発表] 架橋点の会合・解離の制御に基づいた超分子材料の分子設計とその力学特性2019

    • 著者名/発表者名
      小西 昴・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第68回 高分子討論会
  • [学会発表] 可動性架橋を持つ異種ポリマー混合材料の作製と力学物性評価2019

    • 著者名/発表者名
      以倉 崚平・朴 峻秀・大﨑 基史・山口 浩靖・原田 明・髙島 義徳
    • 学会等名
      第68回 高分子討論会
  • [学会発表] 架橋点の可動性により機能化した超分子材料の光刺激応答性と力学機能の構築2019

    • 著者名/発表者名
      田村 洋樹・以倉 崚平・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第68回 高分子討論会
  • [学会発表] シクロデキストリン存在下におけるエチルアクリレートのバルク重合によるシクロデキストリン誘導体を用いた高分子分離膜の作製2019

    • 著者名/発表者名
      小林 裕一郎・髙島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • 学会等名
      第68回 高分子討論会
  • [学会発表] 可逆性架橋の変形制御を目指した超分子材料の分子設計とその物性評価2019

    • 著者名/発表者名
      小西 昴・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第67回 レオロジー討論会
  • [学会発表] 可動性架橋を用いた高分子材料の設計および力学特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      以倉 崚平・朴 峻秀・大﨑 基史・山口 浩靖・原田 明・髙島 義徳
    • 学会等名
      第67回 レオロジー討論会
  • [学会発表] 1:2 ホストゲスト錯体で架橋されたヒドロゲルの酸化還元刺激応答性2019

    • 著者名/発表者名
      荒本光・大﨑 基史・小林 裕一郎・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第67回 レオロジー討論会
  • [学会発表] 疎水性シクロデキストリンを有するホストポリマーとゲストポリマーからなる機能性超分子材料2019

    • 著者名/発表者名
      朴 峻秀・大﨑 基史・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第67回 レオロジー討論会
  • [学会発表] Development of Cell Scaffold Materials Formed from Gelatin and Synthetic Polymer Cross-linked by Host-Guest Interaction2019

    • 著者名/発表者名
      三竹 のどか・髙島 義徳・中畑 雅樹・田中 求・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] スチルベン・アゾベンゼンにより架橋された光刺激応答性新規材料の作製・機能評価2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤 賢人・髙島 義徳・山口 浩靖・原田 明
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] ホストゲスト相互作用を用いた高強度自己修復性ウレタン材料の作製2019

    • 著者名/発表者名
      金 昌明・以倉 崚平・Garry Sinawang・大﨑 基史・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖
    • 学会等名
      第9回CSJ化学フェスタ2019
  • [学会発表] シクロデキストリンとスチルベン誘導体の包接錯体により架橋された超分子ヒドロゲル2019

    • 著者名/発表者名
      岡野 七海・山口 浩靖・原田 明・髙島 義徳
    • 学会等名
      第65回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] ホスト-ゲスト相互作用と金属配位を組み合わせた超分子ヒドロゲルの作製とその物性評価2019

    • 著者名/発表者名
      土屋 日奈子・髙島 義徳・原田 明・山口 浩靖・宇山 浩
    • 学会等名
      第65回高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] Preparation of Materials with Supramolecular Cross-linking and Their Physical Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Ikura, Junsu Park, Motofumi Osaki, Hiroyasu Yamaguchi, Akira Harada, Yoshinori Takashima
    • 学会等名
      MATERIALS RESEARCH MEETING 2019 (MRM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Tough and Functional Supramolecular Materials from Polymer Mixtures with Host-guest Interaction between Cyclodextrin and Adamantane2019

    • 著者名/発表者名
      Junsu Park, Motofumi Osaki, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      MATERIALS RESEARCH MEETING 2019 (MRM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Supramolecular Ionic Liquid Elastomer based on Host-Guest Interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Garry Sinawang, Yuichiro Kobayashi, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      MATERIALS RESEARCH MEETING 2019 (MRM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between the Dissociation Energy of Reversible Cross-links and Mechanical Properties of Supramolecular Hydrogels with Inclusion Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Subaru Konishi, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      MATERIALS RESEARCH MEETING 2019 (MRM)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cellulose-nanofiber reinforced supramolecular materials based on host-guest interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Garry Sinawang, Taka-aki Asoh, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi, Hiroshi Uyama
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Bio-based Polymers
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of Supramolecular Materials Based on Controlling Deformation of Reversible Cross-links and Their Mechanical Properties2019

    • 著者名/発表者名
      Subaru Konishi, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Bio-based Polymers
    • 国際学会
  • [学会発表] Supramolecular polymeric materials functionalized by host-guest interactions and its stimuli-responsive properties2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takashima, Hiroyasu Yamaguchi, Hiroshi Uyama, Akira Harada
    • 学会等名
      The 7th International Conference on Bio-based Polymers
    • 国際学会
  • [学会発表] Creation of Functional Photostimuli Responsive Supramolecular Materials Based on Host-guest Interactions2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Takashima
    • 学会等名
      Photonics & Electromagnetics Research Symposium ( Progress In Electromagnetics Research Symposium)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preparation of two kinds of supramolecular materials and their physical properties2019

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Ikura, Junsu Park, Motofumi Osaki, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      14th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry (ISMSC2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Supramolecular Materials via Host-guest Interaction by Mixing Host Polymer and Guest Polymer in Nano Scale: from Functions to Application2019

    • 著者名/発表者名
      Junsu Park, Motofumi Osaki, Yoshinori Takashima, Akira Harada, Hiroyasu Yamaguchi
    • 学会等名
      14th International Symposium on Macrocyclic and Supramolecular Chemistry (ISMSC2019)
    • 国際学会
  • [備考] 大阪大学高等共創研究院・理学研究科高分子科学専攻 高島研究室

    • URL

      http://www.chem.sci.osaka-u.ac.jp/lab/takashima/

  • [産業財産権] 高分子材料及びその製造方法2019

    • 発明者名
      原田 明, 山口 浩靖, 髙島 義徳, 大﨑 基史, 吉田 大地
    • 権利者名
      原田 明, 山口 浩靖, 髙島 義徳, 大﨑 基史, 吉田 大地
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-162441
  • [産業財産権] 高分子材料及びその製造方法並びに高分子相溶化剤2019

    • 発明者名
      髙島 義徳, 原田 明, 山口 浩靖, 大﨑 基史, 以倉 崚平
    • 権利者名
      髙島 義徳, 原田 明, 山口 浩靖, 大﨑 基史, 以倉 崚平
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2019-162442

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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