| 研究課題/領域番号 |
24246110
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
西野 孝 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40180624)
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| 研究分担者 |
小寺 賢 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80403301)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 複合材料・物性 / 環境材料 / ナノ材料 / 高分子構造・物性 / バイオマス |
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| 研究概要 |
ポスト・カーボンナノチューブ素材を駆使した環境調和型複合材料の創製にあたり，本年度は以下の3つのテーマに重点を置いて研究を進め，以下の結果を得た。
①ポストナノチューブ機能性ナノ粒子(以下，ナノ粒子)存在下でのセルロースナノ繊維のin situ培養と複合材料化： ナノ粒子として，モンモリロナイトを取り上げ，水中で層剥離したモンモリロナイトを巻き込む形でのバクテリアセルロースのin situ培養を行った。得られた複合材料について形態観察（走査型プローブ顕微鏡，走査型電子顕微鏡）構造評価（Ｘ線回折，ラマン散乱，赤外線分光分析），物性評価（力学（引張り試験，動的粘弾性），熱（示差走査熱量分析，熱機械分析，熱伝導率（Ｈ24年度申請備品(熱物性測定装置)を行った結果，力学的，熱的に極めて高い性能を有するナノ複合材料となることを見出した。
②汎用高分子，バイオ高分子との環境調和プロセスを用いた複合材料の機能展開： 汎用高分子としてポリメタクリル酸メチル（PMMA）の乳化重合によりエマルションの作製を行い，エマルション表面へのナノ粒子の吸着・凍結・乳化破壊を経て複合材料化を図った。得られた複合材料について①と同様の構造評価，物性評価を試みたところ，同法が環境調和性に優れるだけでなく，汎用展開が可能となる手法であることを見出した。
③ナノファイバーとナノ粒子を組み合わせた環境調和複合材の創製：グラインダー法や電界紡糸法により得られたナノファイバー表面にナノ粒子を吸着させ，これを複合材料化することを試みた。構造評価，物性評価は①に準じた。ここで得られた複合材料の特徴として，ナノ粒子の存在場がナノファイバー表面に限定されるため，極少量の充てんでパーコレーションが促され，従来材料を凌駕する物性が期待できる。ナノファイバーとしてはセルロースを対象とし，ナノ粒子としてＮＤを取り上げ，材料創製に成功した。
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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
初年度において計画した３つの小テーマを同時進行の形で研究を進めた。多分に挑戦的な内容が含まれていたが，いずれも研究は順調に推移した。詳細には計画以上の成果の出た部分と，想定の範囲内であるが，当初計画から少し遅延した部分を含有するため，全体としては「おおむね順調」と判断した。遅延した部分についてはすでに対策を立てており，すでに年度初頭から検討を始め，平成２５年度内に計画通りに侵攻できる見通しである。
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| 今後の研究の推進方策 |
ポスト・カーボンナノチューブ素材を駆使した環境調和型複合材料の創製にあたり，本年度は以下の4つのテーマに重点を置いて研究計画を遂行する予定である。
①ポストナノチューブ機能性ナノ粒子存在下でのセルロースナノ繊維のin situ培養，複合材料化と機能追求：本年度は，グラフェンオキサイド(GO)をはじめとするポスト・カーボンナノチューブ素材を用いて検討を進め，素材に応じた新たな機能発現を検討する。GOの場合は熱伝導性（H24購入備品），低い熱膨張性（H25申請備品），還元後のグラフェンについては高い電気伝導性を中心に検討を進める。
②汎用高分子，バイオ高分子との環境調和プロセスを用いた複合材料の機能展開：昨年度得られた複合材料について構造評価，物性評価を試みることで機能展開を図る。
③ND, GOを利用した高熱伝導材料の創製： ナノファイバーとしてはセルロース，ポリオレフィンなどを対象とし，ナノ粒子として窒化ホウ素，NDを取り上げた場合は高熱伝導率を，GO, Gを取り上げた場合は高電気伝導度を目指す。
④電界紡糸を利用した機能傾斜材料の創製：電界紡糸装置に対してdual型ノズルを付属させ（平成２５年度申請備品）,環境調和性を有し，表面から裏面へと機能を傾斜させた材料を創製する。これにより，傾斜材料としての新たな創製法を提唱するとともに，環境調和高分子のナノ相分離構造の形成を目指す。
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