先進繊維技術科学に関する研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10CE2003
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 白井 汪芳 信州大学, 繊維学部, 教授 (80021153)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梶原 莞爾 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (10133133) ; 東原 秀和 信州大学, 繊維学部, 教授 (40026141) ; 白井 汪芳 信州大学, 繊維学部, 教授 (80021153) ; 清水 義雄 信州大学, 繊維学部, 教授 (20150675) ; 鳥海 浩一郎 信州大学, 繊維学部, 教授 (40016374)
• Keywords: 人工生体機能繊維 / 極限繊機生産システム / 超繊維材料 / 繊維材料の空間次元制御 / 感性・インテリジェント繊維 / 新複合繊維 / 新生物繊維 / 先進繊維技術科学

Research Abstract

本研究プロジェクトは太さナノ・メートルオーダーのナノ繊維を含めた幅広いファイバー(繊維)の分子構造の極限を追求し、その集合体構造から高次機能繊維材料を創出し、これらを生活関連製品にする先進繊維技術科学を確立するための基礎研究を推進しているが、平成12年度は3年目であり、3つの目標について精力的に研究を展開し、特許42件を申請、学術論文134件を発表した。
(1)極限分子構造の追求(第1班、第2班、第7班)
自己集積型の新有機分子が形成する直径数十〜百ナノメートルのナノファイバーを鋳型とした中空酸化チタンナノスペース、メソポーラスシリカを鋳型としたカーボンナノチューブの創出に成功した。カーボンナノチューブは二次電池の電極材料として優れた特性がある。高強力・高弾性繊維開発ではレーザー加熱延伸法により、1.3GPaのポリエステル繊維、膨潤延伸法による4GPaのポリエチレン繊維を実現した。また、イオン空孔延伸法という新しい延伸法を見出した。バイオテクノロジーによる新生物繊維材料の開発では、タンパク合成で最高速のフィブロイン生成のRNAの特徴を見出した。また、蜘蛛糸の遺伝子をカイコに導入した新カイコを創出したが、吐糸までには至っていない。セルロースと絹、羊毛とのハイブリッド再生繊維を実験室レベルでの試作に成功したが、今年度は工業レベルでの検討に入った。
(2)高次複合機能の創出(第5班、第6班)
光ファイバー、超伝導繊維等オプトエレクトロニクス繊維材料・デバイス開発(超繊維材料)分野では、有機半導体レーザー(有機LED、ファイバー型有機半導体レーザー、DFB半導体レーザー)の試作を行っている。有機光学デバイス(高分子LED素子、フォリリフラクティブプラスチック光ファイバー)ではオールウェットプロセスによる有機EL素子を開発した。また、高イオン電導マイクロフィブリルの創出研究では、イオン導電機構を検討し、固体高分子型燃料電池への応用研究に入った。炭素繊維触媒電極による二次電池の試作に入っている。高次機能加工研究では、超分子色素(金属フタロシアニン系)の合成、デンドリマーの新しい化合物の合成に成功し、ボーラ型、ジェミニ型新分子加工剤により形成される繊維状への超分子構造を解明し、効果を確認した。環境浄化・保全機能開発では、重金属捕集キレート繊維の特性、ポリイオンコンプレックス繊維の生分解特性、空中水分を効率よく除去する中空糸を研究した。さらに、金属フタロシアニン系ポリマーの光による脱イオン反応を見出した。金属酵素のバイオミメティックでは、消炎・消痒繊維を衣服とし、19例の臨床をさらに行い、12例の効果を認めた。また、人工筋肉の開発においては、汎用高分子を用いて、生体筋に匹敵し変形する人工筋等を見出した。
(3)感性・生産システムの開発(第3班、第4班、第8班)
繊維材料の空間次元制御では中空スパンヤーン、吸水傾斜機能をもつ不織布、新規精紡機を試作し、ハイブリッドスパンヤーンが作れることを確認した。また、織物パターンデザインシステムの開発、繊維集合体の総合評価システムの試作を行っている。繊維極限生産システム開発では、超伝導織機、手紡ぎロボットを開発し、これを用いた織物、糸等を試作した。また、オンライン上での品質オンライン非接触測定装置を試作し、合繊製造オンラインでの評価を行った。さらに、カイコの営繭行動解析システムを作製し、行動解析を行っている。
本年度はプロジェクトの研究テーマの視野を拡げ、社会的に意義をもつように我が国の繊維系を代表する産学官の有識者による参与委員会を結成し、8月に第1回を開催し指導を得た。また、国際ネットワーク形成では、韓国の繊維のCOEを目指す漢陽大学校と嶺南大学校の2校と学術交流協定を締結し、日韓共同研究を学術振興会に提出した。さらに、英国マンチェスター理工科大学、米国ノースカロライナ州立大学繊維学部と信州大学COEの3代表地域で共同研究や人材交流などを定期的に行うことになり、第1回を本プロジェクトの5年目に日本で行うことに合意した。

Research Products

• [Publications] S.Kobayashi,K.Hanabusa,N.Hamasaki,M.Kimura,S.Shinkai,and H.Shirai,: "Preparation of TiO_2 Hollow-Fiber Using Supramolecular Assemblies"Chemistry of Materials. 12. 1523-1525 (2000)
• [Publications] S.Kawasaki,C.Kikuchi,F.Okino and H.Touhara: "Syntheses of GeO_2-SiO_2 glasses by the sol-gel method using GeO_2 aqueous solution"Journal of Materials Science Letters. 19. 11-14 (2000)
• [Publications] T.Matsumoto,Y.Murakami,Y.Takasu,: "Size Control of Titanium Oxide Sheets by Regulating Catalysis in a Catalytic Sol-Gel Process and Their UV Absorption Properties"Journal of Physical Chemistry. 104. 1916-1920 (2000)
• [Publications] S.J.Shimada,H.Kaneko,T.Takada,S.Kitamura,and K.Kajiwara: "Conformation of amylose in aqueous solution : Small-angle X-ray scattering measurements and simulations"Journal of Physical Chemistry. 104. 2136-2147 (2000)
• [Publications] Y.Yoshimura,I.Abe.M.Ueda,K.Kajiwara,T.Hori,and Z.A.Schelly: "Apparent molar volume of solubilized water in AOT/isooctane/water reverse micellar aggregates"Langmuir. 16. 3633-3635 (2000)
• [Publications] B.T.Stokke,K.I.Draget,O.Smidsrφd,Y.Yuguchi,H.Urakawa,and K.Kajiwara: "Small-angle X-ray scattering and rheological characterization of alginate gels.1.Ca-alginate gels"Macromolecules. 33. 1853-1863 (2000)
• [Publications] Y.Azuma,Y.Matsumoto,H.Saito,K.Shinohara,K.Wakashima and H.Morooka: "Sheerness of Extended Circular Plain Knitted Fabrics"Textile Research Journal. 70(9). 763-768 (2000)
• [Publications] A.Sakaguchi,H.Kim,Y.Matsumoto,and K.Toriumi: "Woven Fabric Quality Evaluation Using Image Analysis"Textile Research Journal. 70(11). 950-956 (2000)
• [Publications] M,Takatera,T.Furukawa,Y.Shimizu,M.Kamijo,S.Hosoya,T.Morisaki and A.Ohtake: "Apparel products search system considering individual kansei evaluation"Kansei Engineering International. 1(2). 1-8 (2000)
• [Publications] K.Ban,K.Nishizawa,K.Ohta,and H.Shirai: "Discotic Liquid Crystals of Transition Metal Complexes 27 : Supramolecular Structure of Liquid Crystalline Octakis-alkylthiophthalocyanines and their Copper Complexes"Journal of Materials Chemistry. 10. 1083-1090 (2000)
• [Publications] M.Mitsuya,T.Suzuki,T.Koyama,H.Shirai,Y.Taniguchi,M.Satsuki,and S.Suga: "Bright red organic light-emitting diodes doped with a fluorescent dye"Applied Physics Letters. 77. 3272-3274 (2000)
• [Publications] Z.J.Chen,J.S.Yu,M.Tokita,S.Miyata: "The Full-Width at Half-Maximum of Emission Narrowing in Electroluminescent Device"Journal of Physics D-Applied Physics. 33. 1-4 (2000)
• [Publications] S.Maruyama,H.Suzuki,X.T.Tao,T.Wada,H.Sasabe,S.Miyata,and T.Kamata,: "The Photoluminescent and Electroluminescent Properties of Cyclic Carbazole Oligomers"Physical Chemistry Chemical Physics. 2. 3565-3569 (2000)
• [Publications] M.Watanabe,H.Shirai,T.Hirai,M.Suzuki,Y.Hirako: "Bending electrostriction in polyurethane using in situ ultraviolet and visible spectroscopies"Journal of Applied Physics. 88(9). 5328-5333 (2000)
• [Publications] M.Kimura,M.Kato,T.Muto,K.Hanabusa,and H.Shirai: "Temperature-sensitive Dendritic Hosts : Synthesis, Characterization, and Control of Catalytic Activity"Macromolecules. 4. 1117-1119 (2000)
• [Publications] M.Kimura,T.Muto,H.Takimoto,K.Wada,K.Ohta,K.Hanabusa,H.Shirai,and N.Kobayashi: "Fibrous Assemblies made of Amphiphilic Metallophthalocyanines"Langmuir. 16. 2078-2082 (2000)
• [Publications] M.Kimura,T.Shiba,T.Muto,K.Hanabusa,and H.Shirai: "Rigid 1, 3, 5-Phenylene-Based Metallodendrimer Containing Ruthenium (II) Bis(terpyridyl) Complex"Chemical Communications. 11-12 (2000)
• [Publications] M.Suzuki,Y.Ohta,H.Nagae,T.Ichinohe,M.Kimura,K.Hanabusa,H.Shirai and D.Wohrle: "Synthesis, Characterization and Application of A Novel Polymer Solid Photosensitizer"Chemical Communications. 213-214 (2000)
• [Publications] T.Uchiumi,T.Nomura,T.Shimizu,Y.Katakai,K.Mita,Y.Koike,M.Nakagaki,H.Taira,and A.Hachimori: "A Covariant Change of the Two Highly Conserved Bases in the GTPase-associated Center of 28 S rRNA in Silkworms and Other Moths"Journal of Biological Chemistry. 275. 35116-35121 (2000)
• [Publications] M.Miura,H.Morikawa,T.Shimizu,S.Mochizuki,T.Kojima,M.Iwasa and M.Nakazawa: "Analysis of the fixed direction of a silkworm body during cocoon construction"The Journal cf Sericultural Science of Japan. 69(3). 207-214 (2000)
• [Publications] H.Touhara and F.Okino: "Fluorinated Fullerenes ; in Advanced Inorganic Fluorides (Chapter 17)"eds. T. Nakajima, A Tressaud and B. Zemva,, Elsevier, Amsterdam. 55-590 (2000)
• [Publications] K.Kajiwara: "Gels Handbook, 1.the Fundamentals ; 2.Functions ; 3.Applications ; 4.Environment : Earth Environment and Gels"Y.Osada,,K.Kajiwara (Editors-in-Ghief), Academic Press. (2001)
• [Publications] T.Hirai and M.Hirai: "Electrically Induced Strain in Polymer Gels Swollen with Non-Ionic Organic Solvents (Chapter 8)"Polymer Sensors and Actuators, Edited by Y.Osada and D.E.DeRossi,,, Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 245-258 (2000)
• [Publications] 渡辺敏行,宮田清蔵: ""光機能性高分子の開発" 第四章"シーエムシー. (2000)