成果報告書詳細
管理番号20090000000223
タイトル平成17年度-平成19年度成果報告書 平成17年度第2回採択産業技術研究助成事業 05A25710a 簡便に合成可能な新規電解質ゲル化剤およびそれを用いた高機能ハイブリッドゲルの開発 平成19年度最終
公開日2009/8/11
報告書年度2005 - 2007
委託先名独立行政法人産業技術総合研究所吉田勝
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部 若手研究グラントグループ
和文要約○今年度の計画に基づき、以下のような成果を挙げた。 1.共重合法による電解質ゲル化剤の合成に関して、ゲル化能を示す誘導体を、新たに10種類程度見出すことに成功した。そのうちの数種の誘導体で、有機溶媒であるアルコール類のゲル化にも成功した。 2.ゲル化能と並行して、共重合体のカーボンナノチューブ分散能についても種々検討したところ、単層カーボンナノチューブやアーク放電法で調製された多層カーボンナノチューブを効率的に水中に分散可能であることを見出した。さらには、従来困難であった有機溶媒にもアニオン交換を経ることなく分散可能であることを見出した。 3.共重合法で得られた新規電解質ゲル化剤のアニオン交換体を用いて、添加塩共存下での新たな極性溶媒のオルガノゲルの作成に、1wt%以下の低濃度条件で成功した。また、イオン伝導度の測定を行い、液体状態と同程度(10-2 Scm-1程度)のイオン伝導度が保持されていることを確認した。
4.電解質ゲル化剤の構造類似体である、低分子モデル化合物のX線結晶構造解析から、ゲル化の機構において従来あまり注目されてこなかった「アミドーアニオン相互作用」の重要性が明らかとなった。これについては、高精度の理論計算も別途行い、既存の水素結合相互作用などと比較して、約数十倍の極めて大きな相互作用エネルギーが存在していることを明らかにした。 5.電解質ゲル化剤の新たな機能として、種々の菌類に対する抗菌作用を見出した。 6.前年度に引き続いて、東京大学物性研究所(柴山充弘教授研究室)との共同研究により、ゲル化のメカニズムに関わる物理化学的解析をおこなった。その結果、電解質ゲル化剤の示す、応力破壊後の構造復帰挙動が、一般的なゼラチンや低分子ゲル化剤とは明らかに異なり、相対的に極めて高速に構造復帰が起こる、いわゆる「自己修復材料」の一種であることがわかった。
英文要約This year we found the following novel results: 1) More than ten of new polyelectrolytes showing a hydrogelation property were prepared by our own co-polymerization technique using two different monomers. Some of them with chloride as counter anion were able to gelatinize alcohols without anion exchange. 2) We succeeded the molecular-level dispersion of SWNT and MWCNT into water using the new polyelectrolyte with copolymer structures. 3) Facile anion exchange of the new co-polyelectrolytes was performed. As a result, the solubility of the co-polyelectrolytes was drastically changed and several polar organic solvents were solidified by them under the appropriate conditions. It was also found that the ionic conductivity was maintained even after the gelation. 4) X-ray crystallography of the low molecular weight model compounds revealed the “amide-anion interaction” should be a main force for the gelation mechanism. High level theoretical calculations also supported the experimental results. 5) Antibacterial property was firstly confirmed using the oligomeric electrolytes. 6) Self-healing property was investigated by the comparative study of the rheological property of the ionic gelator with the conventional gelators (This study has been a collaborative work with Prof. Mitsuhiro Shibayama, Univ. of Tokyo.).
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