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2014 Fiscal Year Research-status Report

高強度・高じん性を有する微粒子/液晶複合ゲルの創製

Research Project

Project/Area Number 25410217
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

山本 貴広  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (70392678)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉田 勝  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究部門付 (40344147)
木原 秀元  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 研究グループ長 (60282597)
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords液晶 / ゲル / 自己修復
Outline of Annual Research Achievements

微粒子/液晶複合ゲルの物性に与えるフィラー添加の影響として、微粒子表面に高分子鎖を化学的に修飾したシリカ微粒子(高分子修飾シリカ微粒子)を用いて、動的粘弾性に与える高分子導入の影響を検討した。高分子修飾シリカ微粒子を用いて調製した微粒子/液晶複合ゲルは、低温側において貯蔵弾性率が10000~100000程度の硬いゲル状態と、高温側において貯蔵弾性率が100~1000程度の軟らかいゲル状態という、2つのゲル状態を発現した。これは、微粒子表面に修飾した高分子鎖が、液晶相構造の熱転移により、ガラス状態からゴム状態へと変化したことに基づいていると推察している。液晶を用いたゲルにおいて、液晶相構造の変化により光学特性が透明状態と光散乱状態となるゲルは報告されていたが、動的粘弾性が異なるゲル状態が発現することは報告されておらず、高分子鎖を表面に導入した微粒子を用いることにより、新しい物性を有するゲルを創製することができた。硬さの異なる2つのゲル状態は、アゾベンゼン化合物のトランス‐シス光異性化反応を用いた液晶の光相転移を用いることにより、光で制御することが可能であり、細胞培養基材や防汚塗料への応用が期待できる。また、フィラー添加の影響として、棒状の金ナノ粒子である金ナノロッドを微粒子/液晶複合ゲルに導入した際の物性評価も行った。金ナノロッドの添加量により、僅かに貯蔵弾性率が高くなることを確認した。添加量を変えた詳細な検討は、今後行う予定である。一方で、金ナノロッドには、近赤外光を吸収して、熱を発生するというフォトサーマル効果がある。本研究においても、金ナノロッドは良好なフォトサーマル効果を発現し、近赤外光照射によるゲル-ゾル光転移を実現した。従来は、紫外光もしくは可視光に対する応答性しか無かったが、金ナノロッドを用いることにより、新しい光応答性を発現させることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

当初の計画通り、材料力学特性に与える添加剤の影響として、高分子及び金ナノロッドを用いた研究を遂行することができた。また、添加剤の特性として、金ナノロッドのフォトサーマル効果を利用することにより新しい光応答性を発現させることができた。

Strategy for Future Research Activity

材料力学特性に与える高分子添加の影響について、単一の高分子を添加するだけでなく、複数の高分子を添加した際の影響についても検討する。また、添加剤として用いた金ナノロッドの電気および熱特性を活かした機能性ゲルの開発にも取り組む。

Causes of Carryover

微粒子/液晶複合ゲルの力学特性に与えるフィラー添加の影響について詳細に検討するために、高分子を購入する必要があるため。また、金ナノロッドをフィラーとして用いるために、大量合成をする必要があるため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

物性の異なる複数の高分子の購入に使用する。また金ナノロッドの合成に必要な試薬や実験器具等を購入する。

  • Research Products

    (9 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Dual Self-Healing Abilities of Composite Gels Consisting of Polymer-Brush-Afforded Particles and an Azobenzene-Doped Liquid Crysta2015

    • Author(s)
      Yuki Kawata, Takahiro Yamamoto, Hideyuki Kihara, Koji Ohno
    • Journal Title

      ACS Applied Materials and Interfaces

      Volume: 7 Pages: 4185-4191

    • DOI

      10.1021/am5084573

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 微粒子/液晶複合ゲルを基盤とする光修復性材料の開発2014

    • Author(s)
      山本貴広、吉田勝
    • Journal Title

      液晶

      Volume: 18 Pages: 64-71

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 製品のリサイクルや長寿命化に貢献する光機能性材料の開発2014

    • Author(s)
      山本貴広、秋山陽久、木原秀元
    • Journal Title

      自動車技術

      Volume: 68 Pages: 106-107

  • [Presentation] Some Self-Healing Abilities of Particle/Liquid-Crystal Composite Gels Using Polymer-Brush-Afforded Particles2015

    • Author(s)
      Yuki Kawata, Takahiro Yamamoto, Hideyuki Kihara, Koji Ohno
    • Organizer
      The 2nd Asian Conference on Liquid Crystals
    • Place of Presentation
      海雲台グランドホテル(釜山、韓国)
    • Year and Date
      2015-01-19
  • [Presentation] Shape Recoverable Composite Gels Consisting of Polymer-Brush-Afforded Particles and Liquid Crystals2014

    • Author(s)
      Yuki Kawata, Takahiro Yamamoto, Hideyuki Kihara, Koji Ohno
    • Organizer
      The 10th SPSJ International Poymer Conference
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県)
    • Year and Date
      2014-12-15
  • [Presentation] Helical-structure-induced softening of particle/liquid-crystal composited gels2014

    • Author(s)
      Takahiro Yamamoto, Yuki Kawata, Hideyuki Kihara, Masaru Yoshida
    • Organizer
      IUMRS-ICA2014
    • Place of Presentation
      福岡大学(福岡県)
    • Year and Date
      2014-08-25
  • [Presentation] 表面損傷の光修復が可能な液晶性ソフトマテリアルの開発2014

    • Author(s)
      山本貴広
    • Organizer
      日本学術振興会 情報科学用有機材料第142委員会研究会
    • Place of Presentation
      東京理科大学(東京都)
    • Year and Date
      2014-07-16
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ゲル材料、ゲル材料の製造方法及びゲル材料の使用方法2014

    • Inventor(s)
      山本貴広、大野工司
    • Industrial Property Rights Holder
      山本貴広、大野工司
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-102578
    • Filing Date
      2014-05-16
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ゲル材料、ゲル材料の製造方法及びゲル材料の使用方法2014

    • Inventor(s)
      山本貴広、大野工司
    • Industrial Property Rights Holder
      山本貴広、大野工司
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2014-102582
    • Filing Date
      2014-05-16

URL: 

Published: 2016-05-27  

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