2015 Fiscal Year Research-status Report
ナノファイバーコンポジット化による自己修復性耐候コーティングの開発
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26420705
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
矢吹 彰広 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70284164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荻 崇 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30508809)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 自己修復 / コーティング / ポリマー / ナノファイバー / 静電紡糸 / 短繊維 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
金属材料の表面には，防錆処理としてコーティングが行われる。その中でも自己修復性防食コーティングは欠陥が生じてもその部分の腐食を防止できる機能を有し，環境規制されたクロメート処理の代替技術として熱望されている。これまでの研究において，コーティングへの機能性添加剤としてナノ材料，pH感受性修復剤が有効であることを明らかにした。自己修復性防食コーティング中の修復剤の放出パスとしてナノファイバーチャンネルを用い，ナノファイバー短繊維を添加した自己修復性耐候コーティングの開発を行った。昨年度はセルロースナノファイバー短繊維について，表面への修復剤の担持方法の最適化を検討し，それをポリマーコーティングの混合し，欠陥を付与した後に電気化学測定により，高い自己修復性を示した。本年度は，静電紡糸装置を用いてセルロースアセテートナノファイバー短繊維の多量合成の検討を行った。2種類のマイクロサイズの球形シリカ粒子をセルロースアセテートポリマー，溶媒としてアセトンおよびジメチルアセトアミドに混合し，ニードル先端から高電圧を付与し，紡糸を行った。短繊維の多量合成については新規な方法としてマイクロサイズの球形シリカ粒子をポリマー溶液に混合することで，粒子部でファイバーの切断を試みた。粒子濃度および液流量を変化させて静電紡糸を行ったところ，ファイバー径よりもサイズの大きいシリカ粒子を用いることにより，ファイバー中にシリカ粒子が含まれるものの従来の40倍の高流量でセルロースアセテートナノファイバー短繊維の合成することができた。また，シリカ粒子濃度および液流量により種々の形状のファイバーが観察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナノファイバー短繊維の多量合成については，静電紡糸装置を用いてセルロースアセテートポリマー溶液に2種類のマイクロサイズの球形シリカ粒子を混合させて，粒子濃度，液流量を変化させて紡糸試験を行った結果，ファイバー径よりもサイズの大きいシリカ粒子を用いることにより，ファイバー中にシリカ粒子が含まれるものの従来の40倍の高流量でセルロースアセテートナノファイバー短繊維の合成ができることを明らかにした。また，粒子濃度，液流量により，凝集粒子が含まれるファイバー，粒子が含有した連続ファイバーが合成できることが分かった。また，低流量では，シリカ粒子の含有量を変化させることにより，ファイバー長さを制御できること，すなわち，粒子濃度を高くすることによって，長さの短いファイバーが合成できることが明らかとなった。さらに，ファイバー短繊維はシリカ粒子の部分で切断されていることが分かった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策として，1年目に行ったセルロースナノファイバー短繊維の改善および静電紡糸装置を用いて修復剤を担持させたナノファイバー短繊維の多量合成を行う。セルロースナノファイバー短繊維については，担持量増加のため，修復剤を担持できる粒子の混合を行う。また，静電紡糸用ポリマーへの修復剤の担持については，球形シリカ粒子に加え，pH感受性修復剤をポリマーに混合し，紡糸することで修復剤担持ナノファイバー短繊維の合成を行う。合成した修復剤担持ナノファイバー短繊維をコーティング用ポリマーに混合し，金属材料表面にコーティングを行う。作製した試験片にスクラッチ試験機で基材に達する欠陥を付与して，腐食液中で電気化学測定を行い，自己修復性について検討する。
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