| 研究課題/領域番号 |
19K05616
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| 研究機関 | 鳥取大学 |
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研究代表者 |
井澤 浩則 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (50643235)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | リンクル / ポリイオンコンプレックス / スキン層 / キトサン |
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| 研究実績の概要 |
様々な分子量のポリアクリル酸 (PAA) とポリスチレンスルホン酸 (PSS)、及びリグニンスルホン酸 (LSA) を用いてキトサン (CS) フィルムにポリイオンコンプレックス (PIC) スキン層を形成し、乾燥することで得られるフィルムの表面形態を観察した。様々な分子量のPAAとPSS及びLSAを用いてリンクル形成を検討した結果、全てにおいて微細なリンクル表面が確認された。PAA (6万) 及びPSS (7万) を用いて得られたリンクルのサイズは同程度であった。また、PAAとPSSともに分子量の増加に伴いリンクルサイズの増加傾向が確認された。LSAを用いた場合では10倍以上、大きなサイズのリンクルが形成することが分かった。様々な分子量の蛍光ラベル化したPAA及びLSAを用いてリンクルフィルムを作製し、共焦点レーザー顕微鏡によりスキン層の厚みを比較した。その結果、全ての系において、厚みは約1 umだった。一方、PICスキン層を模倣したPICフィルムの弾性率を測定したところ、分子量の増加に伴いスキン層の弾性率が上昇していることが確認された。これらの結果から、本系ではスキン層の弾性率がリンクルサイズを支配していることが示唆された。
フィルムの配向性によるリンクル形態制御を検討した結果、アモルファスなCSフィルムを用いるとランダムなリンクル構造が形成するが、配向CSフィルムを用いるとヘリンボーン様のリンクル構造が形成することを見出した。
研究過程で、偶然、温度応答性高分子であるポリN-イソプロピルアクリルアミド (PNIPAm) を含むCS水溶液を25℃で静置することで、均一な相分離構造を有するCS-PNIPAｍコンポジットフィルムが生成することを発見した。このフィルムからPNIPAmを選択的に除去することで、ハニカム状多孔質CSフィルムが得られることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究の一つ目の目的である『スキン層の弾性率と厚みがリンクルサイズに及ぼす影響の解明』の目途が立った。また、研究計画にはなかった、配向CSフィルム表面に形成するリンクルに関する新しい知見が得られた。さらに、ハニカム状多孔質CSフィルムの創製方法の確立にも成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の一つ目の目的である『スキン層の弾性率と厚みがリンクルサイズに及ぼす影響の解明』を目指し、PICスキン層の表面硬度を測定する。表面硬度とリンクルサイズの相関関係から、スキン層の弾性率がリンクルサイズを支配していることを証明する。
本研究の二つ目の目的である『スキン層の構造がリンクル形態に与える影響の解明』に関しては、洗浄時間を変えることで、カラギーナン層の厚みが制御でき、それによって表面形態が変化することが分かってきた。そこで、κ-、ι-カラギーナン層の厚みによる微細構造の形態の変化を詳細に検討する。
また、リンクルフィルムを炭化することで、電池材料などに応用可能な微細構造表面を有する窒素ドープカーボンフィルムが得られると期待できることから、リンクルフィルムの炭化も実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
消耗品費の購入を学内予算で賄うことができた。次年度使用額は、フィルムの乾燥に利用する恒温槽の購入費用にする予定である。恒温槽を追加購入することで、より多くの実験条件の実施が可能になる。
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