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2021 年度 実績報告書

側鎖のカルボキシ基の高密度化による高分子表面の着氷特性および不凍効果への影響

公募研究

研究領域水圏機能材料:環境に調和・応答するマテリアル構築学の創成
研究課題/領域番号 20H05222
研究機関神戸大学

研究代表者

松本 拓也  神戸大学, 工学研究科, 講師 (70758078)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード高分子表面 / 着氷性 / ポリ置換メチレン / 吸湿性
研究実績の概要

本研究では,固体状態で動きが極度に制御されている水分子である氷と,側鎖のすべての炭素にカルボン酸などの親水基を有する高分子との分子的相互作用を,側鎖密度から評価・解析することを目的としている。氷と高分子の関係は,不凍液としての性能や寒冷地の家屋や航空機の積雪・着氷の面で工業的にも重要となる。本申請研究では,氷と高分子の分子的な相互作用について,高分子の側鎖の密度の観点からアプローチし,高分子表面や高分子存在下での氷の形成過程やバルクの氷との相互作用を評価し,側鎖が水分子に与える影響を解明することを目的としている。
2021年度としては,側鎖にエステル基を有するポリ置換メチレンの加水分解により,側鎖にカルボキシ基を有するポリ置換メチレンを合成した。また,その薄膜を作製し,着氷強度を評価したところ,ポリアクリル酸と比較して強度が低下していた。さらに不凍水の評価に取り組んだところ,ポリ置換メチレンはより多くの不透水量を有することが確認できた。これは,側鎖に高密度に集積されたカルボン酸によって,より多くの水分子と相互作用したためと考えられた。
さらに,共同研究として水と接触時の高分子の表面膨潤層の形成とそこに含有される部図分子の量が低下し,固液界面のコントラストが明確化することで,表面の疎水性が増加することが確認できた。加えて側鎖にカルボン酸を有するポリ置換メチレン薄膜高湿度条件下における薄膜の構造評価にも取り組み,アクリル酸薄膜と比較してより多くの水分子を含むことが確認できた。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Effects of the High Side Chain Densities of Hydrophobic Poly(substituted Methylene)s on their Surface Free Energies2022

    • 著者名/発表者名
      Takuya Matsumoto, Eichi Kannan, Misato Tomioka, Takashi Nishino
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 54 ページ: in press

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrophobicity of Pentafluorosulfanyl Group in Side Chains of Polymethacrylates by Evaluation with Surface Free Energy and Neutron Reflectivity2022

    • 著者名/発表者名
      Yijun Xie, Jun Iwata, Takuya Matsumoto, Norifumi L. Yamada, Fumiya Nemoto, Hideki Seto, Takashi Nishino
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 38 ページ: in press

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.2c00690

    • 査読あり
  • [学会発表] 量子ビームから捉える薄膜・界面の相互作用2022

    • 著者名/発表者名
      松本拓也
    • 学会等名
      先端膜工学研究推進機構 「膜工学春季講演会」膜工学サロンD
    • 招待講演
  • [学会発表] 側鎖を高密度に有するポリ置換メチレンの水との相互作用2021

    • 著者名/発表者名
      冨岡美里,河南英知,松本拓也,山田悟史,西野孝
    • 学会等名
      第70回高分子学会年次大会
  • [学会発表] 側鎖を高密度に有するポリ置換メチレンの表面物性と氷接着評価2021

    • 著者名/発表者名
      冨岡美里,松本拓也,山田悟史,西野孝
    • 学会等名
      高分子研究発表会(神戸)
  • [学会発表] 側鎖を高密度に有するポリ置換メチレン薄膜の吸湿挙動2021

    • 著者名/発表者名
      冨岡美里,松本拓也,山田悟史,西野孝
    • 学会等名
      第11回CSJ化学フェスタ2021
  • [学会発表] ポリ置換メチレン薄膜の膨潤挙動の湿度依存性2021

    • 著者名/発表者名
      冨岡美里,松本拓也,山田悟史,西野孝
    • 学会等名
      2021年繊維学会秋季研究発表会
  • [備考] 神戸大学大学院工学研究科 応用化学専攻 高分子制御化学研究室

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~tnishino/cx4.html

  • [備考] research map

    • URL

      https://researchmap.jp/7000011892

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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