| 研究課題/領域番号 |
20J23066
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
渡部 拓馬 東京工業大学, 物質理工学院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| キーワード | 力学応答性高分子 / メカノクロミズム / エラストマー / メカノフォア / 犠牲結合 / デンドリマー / マルチネットワークポリマー / 高分子反応 |
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| 研究実績の概要 |
力学応答性高分子は、高分子材料に多様な機能の付与を可能にする刺激応答性高分子の一つとして近年精力的に研究が行われている。本研究では、一般に活性の低いバルク高分子材料中の力学応答性分子骨格 (メカノフォア) の活性を向上させることを目的に、高分子構造とメカノフォアの応答性の関連について継続的に調査を行っている。メカノフォアとしては、力によって構造中心の共有結合が切断し、ピンク色の安定ラジカルを生成するジフルオレニルスクシノニトリル (DFSN) 骨格を利用した。これにより視覚的変化に加え、電子スピン共鳴測定を用いた発生ラジカルの定量による比較評価を可能とした。
分子構造の明確なデンドリマーの力学応答性に関するこれまでの研究成果を踏まえ、本年度は多段階の重合反応によって力学応答性分子を予め伸張された高分子ネットワーク中に導入する分子設計を講じた。その結果、伸張変形時のメカノフォアの力学応答性が大幅に向上し、材料に加わる力を色変化によって高感度に可視化することに成功した。また、架橋高分子においてメカノフォアが優先的に破壊されることで材料に蓄積される力学的エネルギーを散逸し、強靭化されることを明らかにした。この強靭化メカニズムについては、引張試験中の色解析や電子スピン共鳴測定を通じてDFSN骨格の力学的活性化を詳細に調査することで解明した。更に、力によって生成した反応性のラジカル種を用いた架橋高分子の後天的修飾にも成功した。
これらの新たな研究成果については論文にまとめ、本年度末に投稿を完了した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当初の計画ではデンドリマーを架橋剤とした高分子材料を作製する予定であったがスケールアップに課題があったため、異なるアプローチでメカノフォアの高感度化を実現した。新たに検討した手法では力学的な刺激に限らず、熱刺激など他の刺激に対する反応性も向上することを見出した。当初の計画に一部変更は生じたが、新たな方策が順調に進行し、論文投稿も済んでいるため「(2)おおむね順調に進展している」と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
刺激応答性分子を伸張した高分子鎖中に導入することで、従来よりも高い刺激応答性を示すことを見出した。そこで様々な刺激応答性分子を強く歪んだ高分子鎖中へ導入し、力学応答性の向上に限らず、熱や光といった種々の刺激に対する反応性の変化を調査する。
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