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2016 年度 実績報告書

無機ナノチューブによる刺激応答性材料の設計を目指した分子技術の創出

研究課題

研究課題/領域番号 26870179
研究機関東京農工大学

研究代表者

敷中 一洋  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00507189)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードナノチューブ / ゲル / 刺激応答素材 / 異方性材料 / キラリティー / 電解質材料
研究実績の概要

本年度は主に二官能性有機酸によるチクソトロピー性イモゴライトゲルの異方構造化・高強度化を達成した。加えて溶媒のイオン液体への置換による電解質素材への応用を志向した。前年度までに申請者はイモゴライトと二官能性有機酸を水中で混合し、イモゴライトによるネットワークから成る高速なチクソトロピー性を示すゲルを得た。本年度は本チクソトロピー性イモゴライトゲルの機能化を果たすため下記二項目を達成した。
第一に衝撃を加え液化させたイモゴライトゲルに対しずりを加えイモゴライトナノファイバーを流動配向させた後静値し、異方構造が維持されたゲルを得た。複屈折測定および小角X線散乱よりゲル流動速度とイモゴライト配向度の相関を明らかにした。また不斉炭素を持つ二官能性有機酸によるイモゴライトゲルに同様の配向処理を施すことで有機酸のキラリティーに従ったイモゴライトらせん配向を持つゲルを創製した。
更にイモゴライトゲルに重合性有機分子+架橋剤を混合後、上記手順に従い流動配向を施したゲルに対しUV光を照射することで異方構造を維持した高強度ゲルを得た。本ゲルはイモゴライト配向に従った電気化学的・力学的異方性を示した。
第二にイモゴライトゲルの溶媒を水からイオン液体に置換することで、イモゴライトゲルへ熱的安定性と電気伝導性の付与を試みた。イオン液体を溶媒とするイモゴライトゲルはチクソトロピー性を示しかつ-80℃~200℃で相転移を示さないという熱的安定性を示した。本イモゴライトゲルはイオン液体単体同様のイオン伝導性を持つため、自由成形可能な新規擬固体電解質としての応用が期待される。
期間全体の研究を通して無機ナノチューブイモゴライトによる刺激応答材料の設計に資する分子技術の創出を達成し、更にこれを異方性材料へと展開した。加えて当初の予定になかったキラル材料・擬固体電解質材料としての応用可能性を示すことに成功した。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] ESPCI ParisTech(France)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      ESPCI ParisTech
  • [雑誌論文] Quasi-solid electrolyte: a thixotropic gel of imogolite and an ionic liquid2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shikinaka, Natsumi Taki, Keisuke Kaneda. Yoichi Tominaga
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 ページ: 613-616

    • DOI

      10.1039/C6CC07765J

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Chiral-Linkage-Induced Hierarchical Ordering of Colloidal Achiral Nanotubes in their Thixotropic Gel2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shikinaka, Hiroto Kikuchi, Tei Maki, Kiyotaka Shigehara, Hiroyasu Masunaga, Hisako Sato
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 32(15) ページ: 3665-3669

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.6b00352

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Kinetics-dominated structure and stimuli-responsiveness in the assembly of colloidal nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shikinaka, Saori Mori, Kiyotaka Shigehara, Hiroyasu Masunaga, Takamasa Sakai
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 6 ページ: 52950-52956

    • DOI

      10.1039/C6RA12425A

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Design of stimuli-responsive materials consisting of rigid cylindrical inorganic polymer "imogolite"2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shikinaka
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 48(6) ページ: 689-696

    • DOI

      10.1038/pj.2016.12

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 低次元物質群による機能性材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      敷中一洋
    • 雑誌名

      繊維学会誌

      巻: 72(6) ページ: 304

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Smart Gel Consisting of Cylindrical Inorganic Polymer2017

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shikinaka
    • 学会等名
      FiMPART 2017
    • 発表場所
      Bordeaux convention centre(Bordeaux, France)
    • 年月日
      2017-07-09 – 2017-07-12
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 剛直円筒状無機高分子による機能性素材の創製2017

    • 著者名/発表者名
      敷中一洋
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県千葉市美浜区)
    • 年月日
      2017-05-29 – 2017-05-29
    • 招待講演
  • [学会発表] Stimuli-responsive materials consisting of cylindrical clay mineral “imogolite”2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shikinaka
    • 学会等名
      The 2nd Japan-Taiwan Joint Workshop on Nanospace Materials
    • 発表場所
      NIMS(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-12-17 – 2016-12-17
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 硬い円筒状粘土鉱物が作る柔らかな刺激応答性材料2016

    • 著者名/発表者名
      敷中一洋
    • 学会等名
      第26回Clayteamセミナー
    • 発表場所
      産業技術総合研究所東北センター(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-11-24 – 2016-11-24
    • 招待講演
  • [学会発表] 剛直円筒状無機高分子イモゴライトと有機酸による機能性ハイブリッドゲルの創製2016

    • 著者名/発表者名
      敷中一洋、金田恵介、増永啓康、富永洋一、重原淳孝
    • 学会等名
      第35回無機高分子研究討論会
    • 発表場所
      東京理科大学森戸記念館(東京都新宿区)
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-17
  • [学会発表] Stimuli-Responsive Hydrogels Consisting of Cylindrical Inorganic Polymer2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Shikinaka, Keisuke Kaneda, Tei Maki, Hiroyasu Masunaga, Yoshihito Osada, Kiyotaka Shigehara
    • 学会等名
      The International Rubber Conference 2016
    • 発表場所
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • 年月日
      2016-10-26 – 2016-10-26
    • 国際学会
  • [学会発表] 超分子キラリティー発現によるイモゴライトチクソトロピー性ゲルの高次秩序化2016

    • 著者名/発表者名
      敷中一洋・菊地洋人・増永啓康・牧偵・佐藤久子・重原淳孝
    • 学会等名
      第60回粘土科学討論会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県東区)
    • 年月日
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [学会発表] 剛直棒状無機高分子から成る機能性材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      敷中一洋
    • 学会等名
      西日本ナノシート研究会サマーキャンプ2016
    • 発表場所
      シーサイドホテル屋久島(鹿児島県熊毛郡屋久島町)
    • 年月日
      2016-07-22 – 2016-07-22
  • [学会発表] 剛直円筒状無機高分子とイオン液体による刺激応答性ゲルの創製2016

    • 著者名/発表者名
      敷中一洋、滝夏摘、富永洋一
    • 学会等名
      平成28年度繊維学会年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • 年月日
      2016-06-09 – 2016-06-09
  • [図書] Functionalization of Molecular Architectures: Advances and Applications on Low-dimensional Compounds2017

    • 著者名/発表者名
      1.Kazuhiro Shikinaka, Yoshiro Kaneko, Yoshiyuki Kuroda, Nobuyoshi Miyamoto
    • 総ページ数
      印刷中
    • 出版者
      Pan Stanford Publishing Pte. Ltd.
  • [備考] 自由成形が可能な電解質素材の開発に成功

    • URL

      http://www.tuat.ac.jp/outline/disclosure/pressrelease/2016/20161221_01.html

  • [備考] Polymer Journalにおける総説が2016年6月号の表紙として採用

    • URL

      http://www.nature.com/pj/journal/v48/n6/covers/index.html

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公開日: 2018-01-16  

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