| 研究課題/領域番号 |
26410214
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
渡邊 宏臣 九州大学, 先導物質化学研究所, 特任准教授 (30373385)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 漆 / ウルシオール / 有機-無機ハイブリッド / ナノチューブ / イモゴライト / ハロイサイト / 薄膜 / 表面修飾 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は、イモゴライトやハロイサイトといった無機ナノ材料を漆と複合化することにより、漆膜の高機能性コーティング材料としての展開を図ることを目的としている。初年度である本年度は、無機ナノ材料としてナノチューブ状アルミニウムケイ酸塩であるイモゴライト (Al2SiO3(OH)4)を用いて、有機－無機ハイブリッド化を試みた。イモゴライトは芋子石より取れる長さ数百ナノメートルで直径数ナノメートルのチューブ状の鉱物であり、その外表面はアルミナより構成される。アルミナ表面はカテコール化合物と強い相互作用を示すため、イモゴライトは未修飾の状態のままでウルシオールと高い相溶性が期待でき、このウルシオールによる表面修飾を初めに検討した。実際には、イモゴライトを報告例に従って合成し、これをウルシオール溶液中に分散させることにより自発的な表面修飾を試みた。その可視紫外分光分析や赤外分光分析、熱量計測定の結果からは、イモゴライト表面がウルシオールによって修飾されていることが確認された。次に酢酸(II)鉄と混合の後にシリコン基板上に製膜し、さらに100℃で10分間加熱し得られた熱硬化薄膜の表面モルフォロジーなどを検討した。原子間力顕微鏡の観察結果からは、膜表面はウルシオール単体膜の場合と同様に平滑であることが、また表面エネルギーもほぼ同じであることが接触角測定より確認された。しかしながら電子顕微鏡による断面観察からは、イモゴライトは薄膜中で凝集しており、凝集塊は基板側に多く存在していることが明らかとなった。ハイブリッド化により材料特性の改善を図る場合、いかに均一に分散するかが重要であり、分散性の改善が今後の課題である。
またウルシオールの熱硬化には酢酸(II)鉄が不可欠であるが、鉄イオンを含んだイモゴライトを新たに合成し、これを用いることによって硬化時間が短縮できることも新たに示した。
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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
本課題の目標である漆の有機－無機ハイブリッド化について、チューブ状化合物を用いた場合における手順は確立したものの、得られた材料について無機化合物の分散性の点でまだ少し改善の余地がある。分散性をさらに向上させることにより、より優れた特性（例えば機械的強度など）が実現されると期待され、これが今後の課題となる。また、鉄イモゴライトを新たに合成することにより硬化時間の短縮や系の単純化などを達成したが、ハイブリッド化の新たな利点を見出したという点で、充分に評価に価する。
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| 今後の研究の推進方策 |
分散性を向上させる目的で、長鎖アルキル化合物によるイモゴライトの表面修飾を行うと共に、ハロイサイト鉱物の利用も検討する。ハロイサイトはイモゴライトと比較して、そのサイズが長さ数ミクロンで直径も数十～百ナノメートルと比較的大きい。従ってナノ化合物に特有の凝集性についても低いものと期待される。このハロイサイト化合物表面についてシランカップリング剤を用いて表面修飾し、ウルシオールとのハイブリッド化を目指す。
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