2015 Fiscal Year Annual Research Report
高強度・高じん性を有する微粒子/液晶複合ゲルの創製
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25410217
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
山本 貴広 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能化学研究部門, 主任研究員 (70392678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 勝 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能化学研究部門, 副研究部門長 (40344147)
木原 秀元 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 機能化学研究部門, 研究グループ長 (60282597)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ゲル / 液晶 / 自己修復材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、高分子鎖を化学的に表面修飾したシリカ微粒子（高分子修飾シリカ微粒子）を用いて調製した微粒子／液晶複合ゲルについて、ゲルの力学及び熱特性に与える微粒子の添加濃度と高分子鎖の分子量の影響を詳細に検討した。ゲルの力学特性を表す指標の一つである貯蔵弾性率は、微粒子濃度の増加に対してほぼ線形に増加することが分かった。また、分子量に対しては、ある一定以上の分子量において、定常値を示すことが分かった。一方、微粒子の濃度と高分子鎖の分子量が小さいとき、ゲルの熱安定性は著しく低下することを明らかにした。また、フォトサーマル効果を示す材料として金ナノロッドをフィラーとして添加した微粒子／液晶複合ゲルについても、ゲルの力学及び熱物性に与える金ナノロッドの添加量の影響を検討した。今回検討行った金ナノロッドの添加量範囲では力学および熱物性に大きな影響は無いことを確認した。これは、金ナノロッドを用いると、ゲルの力学及び熱物性を変化させることなく近赤外光応答性の付与が可能であることを示している。
研究期間全体を通じては、上記の研究成果のほかに、微粒子／液晶複合ゲルのレオロジー特性に与える液晶相構造の影響を検討し、ゲルの力学特性は、層構造導入により向上し、らせん構造導入によって低下することを明らかにした。また、高分子修飾シリカ微粒子を用いてゲルに高分子を導入することにより、従来の材料よりも貯蔵弾性率が約10倍高いゲルを得ることに成功した。このゲルは、アゾベンゼン誘導体の光異性化反応をトリガーとする破断の光修復機能に加え、高分子鎖の弾性を利用した凹みも自然修復も可能であった。本研究の目的である微粒子／液晶複合ゲルの力学特性を向上させることに成功しただけでなく、2種類の損傷を修復できる従来にない自己修復ゲル材料を創製することができた。
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