• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2020 年度 実績報告書

ねじれたセルロースナノファイバーにおける力学的特質の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K22335
研究機関大阪大学

研究代表者

上谷 幸治郎  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (20733306)

研究分担者 鈴木 望  名古屋大学, 工学研究科, 特任助教 (00779845)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
キーワード構造捻れ / 光弾性係数 / 有限要素法 / 弾性変形
研究実績の概要

本研究は、木材由来の結晶性セルロースナノファイバー(CNF)を模擬して結晶断面寸法・捻れ周期・内部座標の捻れ、ならびに最適な直交異方性力学パラメータを与えた極めて長い有限要素モデルを設計し、捻れ構造に起因する弾性変形応答性を検証した。本年度は、モデル端面を固定拘束して他方の端面に湾曲応力を印加する曲げ試験を実施し、捻れ構造が特徴づける変形性を明らかにした。このとき、実験的には分離不可能な2種類の構造要素(外形が捻れている状態を表す「輪郭の捻れ」と、モデル内部の結晶捻れに相当する「内部座標の捻れ」)の有無を意図的に設計した4種類のモデルを用いて、変形に及ぼす効果を詳細に解析した。その結果、内部座標の捻れの有無に関わらず、輪郭捻れを有するモデルでは湾曲変形の方位が荷重方向と一致することが判明し、一方で輪郭捻れが無いモデルでは結晶に由来する直交異方物性によって荷重方向と異なる湾曲変形が発現した。すなわち、「輪郭の捻れ」によってモデルの断面二次モーメントが周期的に変化し、全体の湾曲性が均質化されたと考えられる。この傾向は、昨年度引張試験で明らかになった、輪郭捻れが回転変位の発生要因となり内部座標の捻れがそれを抑制する、という結果と明確に対比され、変形モードに依存して捻れの及ぼす効果が異なることが判明した。しかしいずれの場合も、輪郭捻れと内部座標の捻れが拮抗的に作用しており、捻れモデルにおける弾性変形の不規則性や非線形性を支配することが明らかになった。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 11件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Direct determination of the degree of fibrillation of wood pulps by distribution analysis of pixel-resolved optical retardation2021

    • 著者名/発表者名
      Uetani Kojiro、Kasuya Keitaro、Koga Hirotaka、Nogi Masaya
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 254 ページ: 117460~117460

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2020.117460

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Irregular and suppressed elastic deformation by a structural twist in cellulose nanofibre models2021

    • 著者名/発表者名
      Uetani Kojiro、Uto Takuya、Suzuki Nozomu
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 790~790

    • DOI

      10.1038/s41598-020-80890-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pyrolyzed chitin nanofiber paper as a three-dimensional porous and defective nanocarbon for photosensing and energy storage2021

    • 著者名/発表者名
      Zhu Luting、Huang Yintong、Morishita Yoshitaka、Uetani Kojiro、Nogi Masaya、Koga Hirotaka
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 9 ページ: 4444~4452

    • DOI

      10.1039/d0tc05799a

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Thermal Conductivity Analysis of Chitin and Deacetylated-Chitin Nanofiber Films under Dry Conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Jiahao、Kasuya Keitaro、Koga Hirotaka、Nogi Masaya、Uetani Kojiro
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 11 ページ: 658~658

    • DOI

      10.3390/nano11030658

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of Luminance in Powder Electroluminescent Devices by Substrates of Smooth and Transparent Cellulose Nanofiber Films2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuneyasu Shota、Watanabe Rikuya、Takeda Naoki、Uetani Kojiro、Izakura Shogo、Kasuya Keitaro、Takahashi Kosuke、Satoh Toshifumi
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 11 ページ: 697~697

    • DOI

      10.3390/nano11030697

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cellulose Nanofiber Coatings on Cu Electrodes for Cohesive Protection against Water-Induced Short-Circuit Failures2021

    • 著者名/発表者名
      Kasuga Takaaki、Yagyu Hitomi、Uetani Kojiro、Koga Hirotaka、Nogi Masaya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 未定 ページ: 未定

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c00267

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Inherently Distinctive Potentialities and Uses of Nanocellulose Based on its Nanoarchitecture2021

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Uetani, Naliharifetra Jessica Ranaivoarimanana, Mayumi Hatakeyama, Takuya Kitaoka
    • 雑誌名

      BioResources

      巻: 16 ページ: 未定

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] One‐Step Simultaneous Synthesis of Circularly Polarized Luminescent Multiple Helicenes Using a Chrysene Framework2021

    • 著者名/発表者名
      Ikai Tomoyuki、Yamakawa Shoya、Suzuki Nozomu、Yashima Eiji
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 16 ページ: 769~774

    • DOI

      10.1002/asia.202100035

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cellulose paper support with dual-layered nano?microstructures for enhanced plasmonic photothermal heating and solar vapor generation2020

    • 著者名/発表者名
      Huang Yintong、Morishita Yoshitaka、Uetani Kojiro、Nogi Masaya、Koga Hirotaka
    • 雑誌名

      Nanoscale Advances

      巻: 2 ページ: 2339~2346

    • DOI

      10.1039/D0NA00163E

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Checkered Films of Multiaxis Oriented Nanocelluloses by Liquid-Phase Three-Dimensional Patterning2020

    • 著者名/発表者名
      Uetani Kojiro、Koga Hirotaka、Nogi Masaya
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 ページ: 958~958

    • DOI

      10.3390/nano10050958

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nanocellulose: Beyond the Ordinary2020

    • 著者名/発表者名
      Kojiro Uetani, Takuya Kitaoka
    • 雑誌名

      BioResources

      巻: 16 ページ: 1~4

    • DOI

      10.15376/biores.16.1.1-4

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] High-Speed Fabrication of Clear Transparent Cellulose Nanopaper by Applying Humidity-Controlled Multi-Stage Drying Method2020

    • 著者名/発表者名
      Li Chenyang、Kasuga Takaaki、Uetani Kojiro、Koga Hirotaka、Nogi Masaya
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 ページ: 2194~2194

    • DOI

      10.3390/nano10112194

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 高輝度化を可能とする分散型ELペーパーデバイスの実現2021

    • 著者名/発表者名
      渡部陸矢、竹田直樹、春谷慶太朗、高橋宏輔、上谷幸治郎、常安翔太、佐藤利文
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 光学位相差分布解析に基づく木材パルプの解繊度評価2021

    • 著者名/発表者名
      上谷幸治郎、春谷慶太朗、古賀大尚、能木雅也
    • 学会等名
      第71回日本木材学会年次大会
  • [学会発表] 炭化ナノセルロースペーパーの光熱変換機能開拓2021

    • 著者名/発表者名
      森下哲孝、上谷幸治郎、能木雅也、古賀大尚
    • 学会等名
      第71回日本木材学会年次大会
  • [学会発表] 外的刺激に応答するCNF紙の伝熱ダイナミズム2020

    • 著者名/発表者名
      上谷幸治郎、井櫻勝悟、春谷慶太朗、古賀大尚、能木雅也
    • 学会等名
      2020年繊維学会年次大会
  • [学会発表] ナノ-マイクロ2層構造を有する紙の太陽熱蒸留器2020

    • 著者名/発表者名
      Yintong Huang、上谷幸治郎、能木雅也、古賀大尚
    • 学会等名
      第87回紙パルプ研究発表会
  • [学会発表] Relative Humidity Regulated Fabrication Process for Effective Preparation of Clear Transparent Nanopaper and Its Applications2020

    • 著者名/発表者名
      李晨陽、春日貴章、上谷幸治郎、古賀大尚、能木雅也
    • 学会等名
      第87回紙パルプ研究発表会
  • [学会発表] セルロースの熱伝導性解析と伝熱機能材料の設計2020

    • 著者名/発表者名
      上谷幸治郎
    • 学会等名
      セルロース学会2019年度学会各賞・林治助賞授賞式&受賞講演
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2021-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi