単一ゲル微粒子の強靭化に基づくミクロ空間移動科学の構築

基于单一凝胶颗粒增韧的微空间输运科学构建

基本信息

批准号：
21H01999
负责人：
鈴木大介
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

初年度に引き続き、水溶性を示す擬ロタキサンを活用することで、新規ゲル微粒子の合成検討を実施した。この際、擬ロタキサンが重合中に構造を崩壊してしまうという課題に直面したため、重合法の全面的な見直しを行った。その結果、擬ロタキサン構造をできるだけ維持したうえで、ゲル微粒子に導入する主張を見出し、その結果、目的とするロタキサン架橋構造を有する新規ゲル微粒子の合成に成功した。更に、構造が明確なロタキサン架橋剤をゲル微粒子に導入することにも成功した。この際、ミニエマルション重合法を適用した。すなわち、微小水滴内にモノマーや架橋剤を溶解させ、ラジカル重合法を実施することでゲル微粒子を得た。一般的に、ミニエマルション重合法により得られる微粒子のサイズ分布が広いのに対し、かなり粒子径分布が狭いゲル微粒子を得ることに成功した。これらの強靭性を確かめるために、ゲル微粒子をフィルム化して力学試験を実施した。特に、一軸伸長試験を行ったところ、一般的な化学架橋を施したゲル微粒子からなるフィルムと比較し、2倍以上も破断ひずみが増加した。すなわち、強靭なゲル微粒子フィルムを作成することができた。その他にも、別の観点から、本ゲル微粒子の力学特性評価を実施した。特に、原子間力顕微鏡法を活用することで、単一ゲル微粒子の強靭性の評価を実施した。従来の化学架橋を施したゲル微粒子と比較し、本開発ゲル微粒子は、壊れにくい事が分かった。

从第一年开始，我们研究了利用水溶性拟轮烷合成新型凝胶微粒。此时，我们面临着聚合过程中准轮烷结构崩溃的问题，因此我们对聚合方法进行了全面的回顾。结果，我们找到了一种尽可能保持拟轮烷结构并将其引入凝胶颗粒的方法，最终成功合成了具有目标轮烷交联结构的新型凝胶颗粒。此外，我们成功地将结构清晰的轮烷交联剂引入凝胶微粒中。此时，应用细乳液聚合法。即，通过将单体和交联剂溶解在微小水滴中并进行自由基聚合法来获得凝胶颗粒。通常，通过细乳液聚合得到的微粒具有宽的粒径分布，但我们成功地获得了粒径分布相当窄的凝胶微粒。为了确认其韧性，将凝胶颗粒制成薄膜并进行机械测试。特别地，当进行单轴伸长试验时，断裂应变比由经过一般化学交联的凝胶颗粒制成的膜高两倍以上。换句话说，可以形成坚固的凝胶颗粒膜。此外，从另一个角度评价了本发明凝胶颗粒的机械性能。特别是，通过利用原子力显微镜，我们评估了单个凝胶微粒的韧性。与传统的化学交联凝胶颗粒相比，开发的凝胶颗粒不易破裂。