CO2自発固定に基づく環境「適応」型・超親水スマートコーティングの創出

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05243
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分35020:高分子材料関連
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 須賀 健雄 早稲田大学, 理工学術院, 専任講師 (10409659)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 超親水性 / 両性イオン / CO2固定 / ジアミン / 防汚性 / 防曇性

研究成果の概要

水に浸漬するだけで僅かな水中濃度(300 ppm)のCO2を自発的に取り込み、海洋生物の付着防止に有効な超親水性を発現する高分子コーティングの創出を目的とする。アミン類への可逆なCO2付加に対し、近接アミンを配したジアミン構造のうち、1,2級および1,3級ジアミンを置換したポリマーにおいて、分子内での両性イオンの形成によるCO2捕捉・保持能の飛躍的な向上と超親水化を明らかにした。中性子反射法による固液・気固界面でのCO2取込みによる水和膨潤層の形成過程の描像と合わせ、CO2をtriggerとし自発的に超親水化、繰り返し機能を再生可能な環境「適応」型の防汚表面として提示した。

自由記述の分野

高分子化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、エネルギー投入(負荷)ゼロで、使用環境下の僅かな水中CO2濃度(300ppm)で自発固定化し、高いCO2保持能を有するジアミン部位を独自設計し、高分子反応場の構築と合わせ、固液界面で両性イオン(超親水性表面)をその場形成するコーティングを提示した。防汚コーティングとして、自然環境下にあるCO2を機能発現に取り込み、有効活用するサステイナブルな手法と位置付けられ、摩耗しても内部のジアミンポリマーが界面で順次親水化し、機能を再生できる。重金属フリーで低環境負荷・環境調和性に加え、使用環境に適応する全く新しいスマートコーティングとして社会への波及効果は極めて大きい。