先進繊維技術科学に関する研究

2001 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): 鳥海 浩一郎 信州大学, 繊維学部, 教授 (40016374) ; 梶原 莞爾 東京工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (10133133) ; 東原 秀和 信州大学, 繊維学部, 教授 (40026141) ; 清水 義雄 信州大学, 繊維学部, 教授 (20150675)
• Keywords: 人工生体機能繊維 / 極限繊維生産システム / 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13年度は4年目の大変良好な評価を頂き,引き続き精力的に研究を展開し,特許42件を申請,学術論文112件,国際会議発表67件(7件)( )は招待講演),学会賞22件の成果を得た.特に顕著な成果を以下に示す.
(1)極限分子構造の追求(第1班,第2班,第7班)
金属アルコキシドと正電荷を持つ有機ゲル化剤からのらせん状ナノファイバー超構造体を新しく合成し,焼成した中空状ナノ金属酸化物繊維を調製し,有機ゲル化剤のキラリティを酸化金属ナノファイバーに転写できることを見出した.多層カーボンナノチューブ,単層カーボンナノチューブを正極としたLi/M-LiCIO_4-EC, DEC/MWNs電池を試作し,2500nAh/gのLi挿入量を観察した.動的ナノ構造解析のために開発した小角X線散乱装置を改良し,小角,広角の同時測定が可能な繊維の長さ方向のナノ構造変化を観察するシステムを構築した.レーザー光照射加熱延伸法によるポリエステル繊維が1.3GPaの強度,19GPaの弾性率を示すことを見出したが,その繊維構造形成過程の解明を行い,さらに高弾性,高強度化する指針を得た.またポリエチレン(PE)繊維の膨潤・延伸法では分子量を650万に上げ,最大延伸率45,強度1.8GPaが得られた.イオン空孔延伸法によるPVAフィルムにおいては弾性率>25GPaを得た.新生物繊維研究においては,まず蚕リボソームのGTPaseセンターを構成するタンパク質から5量体を形成していることなどを突き止めた.蜘蛛の糸を蚕に吐かせる研究は高濃度ベクターの接種が必要で,それにはベクター阻害を受けがたい蚕品種が必要であることを明らかにした.色,光沢,などの性質が異なるフィブロイン-セルロース複合新生物繊維を野蚕繭糸(テンサン,サクサン,ウスビタガなど)から多数,製作した.
(2)高次複合機能の創出(第5班,第6班)
可塑化ポリマーの電場による自律応答材料からマイクロポンプ,バルブなどの実用デバイスを試作.天然筋の物理架橋により人工再生筋繊維を開発した.ポリウレタン-ポリピロール複合電極のドーピングによる大変形人工筋に成功.痒み鎮静繊維の臨床試験で60%以上の効果を得,実用化へ向けて検討を始めた.ヒト毛髪タンパクの溶媒を見つけ,新素材としての応用を検討した.連結基にベンゼン環を持つ新しいボラ型電解質を合成し,ナイロンの酸性染料による染色を純水中で実現した.ポリスルホン酸-ナフィオン分子複合中空糸を試作し,新除湿システムの試作をした.超繊維材料研究ではファイバー型有機発光ダイオード,分布帰還型有機半導体レーザーの研究等を実用化に向けて進めた.さらに自己組織化レドックス錯体のナノファイバーを用いて人工光合成超分子システムの構築に向けた研究を着手した.
(3)感性生産システムの開発(第3班,第4班,第8斑)
オープンエンド・ロータスパン・ハイブリッドヤーン精紡機による糸形成メカニズムを解析した.繊維集合体の総合評価の自動化研究,靴下の美しさ・快適測定,テニスラケット等の可とう性複合材料等のエキスパートシステムの構築を行った.蚕の営繭を模倣した蚕ロボットを開発し複合強化材料を試作した.手紡ぎを規範とした特殊糸製造用紡績機の改良,超伝導浮上を用いた繊維では環状織物の試作に成功した.繊維構造を応用したフォトニクス結晶を製作した.糸の横圧縮特性の力学特性評価システムの完成,快適性評価法,靴下の生理反応装置によりRL靴下を開発販売した.また,ケナフ混紡涼感シャツを評価販売した.

Research Products

• [Publications] M.Suzuki, C.C.Waraksa, H.Nakayama, K.Hanabusa, M.Kimura, H.Shirai: "Supramolecular assemblies formed by new L-lysine derivatives of viologens"Chemical Communications. 2012-2013 (2001)
• [Publications] F.Okino, S.Kawasaki, H.Tohara, H.Lin, M.Kimura, H.Shirai: "Carbonization and graphitization of polyamideme films"Synthetic Metals. 125. 197-200 (2002)
• [Publications] M.Dentini, P.Desideri, V.Crescenzi, Y.Yuguchi, H.Urakawa, K.Kajiwara: "Synthesis and phycicochemical characterization of gellan gels"Macromolecules. 34. 1449-1453 (2001)
• [Publications] T.T.T.Than, H.Yasunaga, R.Takano, H.Urakawa, K.Kajiwara: "Molecular characteristics and gelling properties of the carrageenan family 2. Thi-sulfated and tetra-suilfated carrageenans"Polymer Bulletin. 47. 305-312 (2001)
• [Publications] T T T.Than, Y.Tuguchi, M.Mimura, H.Yasunaga, R.Takano, H.Urakawa, K.Kajiwara: "Molecular characteristics and gelling properties of the carrageenan family 1. Preparation of novel carrageenans and their dilute solution properties"Macromolecular Chemistry and Physics. 203. 15-23 (2002)
• [Publications] H.Yasunaga, Y.Shirakawa, H.Urakawa, K.Kajiwara: "Dynamic behavior of water I hydrogel containing hydrophobic side chains as studied by poulse ^1HNMR"Journal of Molecular Structure. 602-603. 399-404 (2002)
• [Publications] A.Sakaguchi, G.H.Wen, Y.Matsumoto, K.Toriumi, H.Kim: "Image analysis of woven fabric surface irregularity"Textile Research Journal. 71(8). 666-671 (2001)
• [Publications] F.Pouresfandiari, S.Fushimi, A.Sakaguchi, H.Saito, K.Toriumi, T.Nishiniatsu, Y.Shunizu, H.: "Spinning conditions and characteristics of open-end rotor spun hybrid yarns"Textile Research Journal. 72(1). 61-70 (2002)
• [Publications] Y.Horiba, M.Kamijo, T.Sadoyama, Y.Shimizu, K.Sasaki, H.Shimizu: "Effect on brain activity of clothing pressure by waist belts"Kansei Engineering International. Vol.2, No.1. 1-8 (2000)
• [Publications] T.Tokuyama, H.Tazixna, M.Kamijo, T.Sadoyama, Y.Shimizu: "Estimation of KANSEI information in judging colored weights by using Shannon's information"Kansei Engineering International. Vol.2, No.3. 5-10 (2001)
• [Publications] A.Yamamori, S.Hayashi, T.Koyama, Y.Taniguchi: "Transparent organic light-emitting diodes using metal acetylagetonate complexes as an electron infective buffer layer"Applied Physics Letters. 78(21). 3343-3345 (2001)
• [Publications] M.Ichikawa, Y.Tanaka, N.Suganuma, T.Koyama, Y.Taniguchi: "Photopumped organic solid-state dye laser with a second-order distributed feedback cavity"Japanese Journal of Applied Physics. Vol.40, Pt.2, No.8A. L799-L801 (2001)
• [Publications] M.Suzuki, M.Kimura, H.Hanabusa, H.Shirai: "Enhancement effects of L-tyrosine esters on photosensitized charge separation using ruthenium(II) complex-and viologen-containing polymers"Polymer. 42. 9235-9241 (2001)
• [Publications] N.Takada, T.Koyama, M.Suzuki, M.Kimura, K.Hanabusa, H.Shirai, S.Miyata: "Ionic conduction of novel polymer composite films based on partially phosphorylated poly(vinylalcohol)"Polymer. 43. 2031-2037 (2002)
• [Publications] M.Watanabe, H.Shirai, T.Hirai: "Ionic polarization in bending-electrostrictive response of polyurethane films"Journal of Applied Physics. 90(12). 6316-6320 (2001)
• [Publications] M.Kimura, T.Hamakawa, K.Hanabusa, H.Shirai, N.Kobayashi: "Synthesis of multicomponet systems composed of one phthalocyanine and four terpyridine ligands"Inorganic Chemistry. 40. 4775-4779 (2001)
• [Publications] M.Kimura, K.Wada, K.Ohta, K.Hanabusa, H.Shirai, N.Koboyashi: "Preparation of ordered stacked phthalocyanine polymers through olefin metathesis reaction"Macromolecules. 34. 4706-4711 (2001)
• [Publications] M.Kimura, T.Shiba, M.Yamasaki, K.Hanabusa, H.Shirai, N.Kobayashi: "Construction of regulated nanospace around a porphyrin core"Journal of the American Chemical Society. 123. 5632-5642 (2001)
• [Publications] M.Kimura, Y.Saito, K.Ohta, K.Hanabusa, H.Shirai, N.Kobayashi: "Self-organization of supramolecular complex comprised of rigid dendric porphyrin and fullerrene"Journal of the American Chemical Society. (in press).
• [Publications] T.Hamano, D.Chiba, K.Nakatsuka, M.Nagahata, A.Hachimori, K.Abe: "Evaluation of a polyelectrolyte complex (PEC) composed of chitin derivatives and chitosan, which promotes the rat calvarial osteoblast differentiation"Polymers for Advanced Technologies. 13(1). 46-53 (2002)
• [Publications] T.Uchiumi, S.Honma, T.Nomura, E.R.Dabbs, A.Hachimori: "Translation elongation by a hybrid ribosome in which proteins at the GTPase center of the Escherichia coli ribosome Are replaced with rat counterparts"Journal of Biological Chemistry. 277. 3857-3862 (2002)
• [Publications] H.Takemura, M.Nakazawa, T.Kawamura, T.Kobayashi: "Development of a twist draft spinning system for large item and small scale production of special material yarns"Textile Research Journal. 72(1)(in press). (2002)
• [Publications] H.Takemura, M.Nakazawa, T.Kawamura, T.Kobayashi: "Mechanical analysis for developing a new twist draft spinning"Journal of Textile Engineering. 48(1)(in press). (2002)
• [Publications] T.Hirai, J.Zheng, M.Watanabe, H.Shirai: "Chapter 2, Electrically-active polymer materials -application of non-ionic polymer gel and elastomers for artificial muscles""Smart fibers, fabrics and clothing", En. by Xiaomoing Tao,(The Textile Institute, Woodhead Publishing Limited, Cambridge England ). 7-33 (2001)
• [Publications] 劔持潔: "複合材料の生産量と廃棄物量の推移"複合材料活用辞典(産業調査会). 143-162 (2001)
• [Publications] Y.Osada, K.Kajiwara: "Gels Hndbook 1. The Fundamentals"Academic P.. (2001)
• [Publications] Y.Osada, K.Kajiwara: "Gels Hndbook 2. The Functions"Academic P.. (2001)
• [Publications] Y.Osada, K.Kajiwara: "Gels Hndbook 3. The Application"Academic P.. (2001)
• [Publications] Y.Osada, K.Kajiwara: "Gels Hndbook 4. The Environment"Academic P.. (2001)
• [Publications] 大越豊: "繊維材料の力学物性;繊維基礎講I"繊維学会. 35-44 (2001)