| 研究課題/領域番号 |
26870008
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
中島 祐 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 助教 (80574350)
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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 | ゴム / エラストマー / タフネス / ダブルネットワーク / 犠牲結合 / 高強度 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、ゲルの強靭化手法であるダブルネットワーク(DN)構造を無溶媒系であるエラストマーに適用し、新規高強度DNエラストマーを合成することを目的とする。
1)粘性散逸の起きない強靭DNエラストマー
昨年度は、第1網目に高Tgポリマー、または結晶性高分子を用いたDNエラストマーを合成したところ、強靭さと同時に大きな粘性散逸が発現してしまった。そこで、Tgが低いポリエチレングリコールやポリエチルアクリレートを第1網目として用いることで、粘性散逸を殆ど発現しないDNエラストマーの合成に成功した。本エラストマーは、DNゲルと同様に降伏現象、高い破断応力・破断歪を示し、極めて強靭であった。本エラストマーは、繰り返し変形時にエネルギーロスを示さないことから、タイヤに用いることで省エネに貢献出来ると期待される。
2)セルロースを第1網目に用いた強靭DNエラストマー
セルロースを用いたゲルは、低密度で剛直な網目構造を持ち、高強度DN材料の第1網目として有用である。本研究では、市販のろ紙を塩化リチウム/ジメチルアセトアミド溶媒に溶解させ、溶媒をエタノールに置き換えることでセルロースゲルを合成した。次に本ゲル内部で第2網目としてポリエチルアクリレートを合成することにより、セルロースDNエラストマーの合成に成功した。本エラストマー内のセルロース含有量はたった1wt%であるにもかかわらず、セルロースDNエラストマーは第2網目であるPEAエラストマーの100倍以上の引裂エネルギーを示すなど、極めて強靭な物性を有することが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度に生じた粘性散逸問題を、低Tgポリマーを用いることで解決出来た。また、当初計画通り、強靭なセルロース系DNエラストマーの創製にも成功した。今後の研究により、研究計画全体の実現が十分期待出来る。
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| 今後の研究の推進方策 |
低Tg系のDNエラストマー、およびセルロース系DNエラストマーについては、放射光X線などによる構造解析を更に進め、力学物性と構造情報とを合わせて考察することにより、強靭化メカニズムの理解につなげる。
また、DNエラストマーに成型性を付与する。これは、工業的な応用にとって極めて重要である。具体的には、微粒子化させた第1網目を第2網目前駆体溶液に分散させたスラリーを作製し、これを型に流し込んで硬化させることにより、任意の形状のDNエラストマーを得る方法を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
エラストマー創製に用いるセルロース源として、培養が必要で高価なバクテリアセルロースではなく、安価なろ紙を用いたことにより消耗品費用が相当額削減された。また、H27年度投稿予定だった論文をH28年度に投稿することとした。
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| 次年度使用額の使用計画 |
H28年度は、物品費としてDNエラストマーの原料である試薬の購入を行う。またその他の費用として、前年度に計上出来なかった論文投稿費用、英文校正費用を各２～３件見込んでいる。また当初計画を超えてはいるが、成果を国内外にアピールするために複数の学会に参加する計画であり、旅費と参加費を支出する。
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