ポリマーエアロゲルプロセス論の構築と汎用透明エアロゲルプロセスへの挑戦

聚合物气凝胶工艺理论的建立及对通用透明气凝胶工艺的挑战

• 批准号: 22H01894
• 负责人: 竹下 覚
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01894/
• 关键词: エアロゲル; ポリマー; 微細構造

本研究では、次世代の高性能断熱材、吸着材各種光学材料への応用が期待されるポリマー系エアロゲル材料について、製造プロセスと微細構造の関係を理解し、とくに、光散乱（透明性）を左右するナノ構造制御法の確立に取り組む。そのうえで、ポリマー素材を限定せずに透明性のあるエアロゲル材料を作るための指針の構築を目指している。この目的を達成するため、①モデルとなる材料系を選定しゲル形成プロセスを探究、②エアロゲルに関する文献情報からのデータ駆動アプローチ、のふたつの課題を設定し、それぞれ並行して取り組んだ。課題①では、モデル材料となる有機・無機ハイブリッド系を選定した。また、とくに有機側の系について、複数のバイオポリマー系に適用できるようなエアロゲル作製プロセスを確立した。このプロセスを用いて、いくつかの有機・無機材料の組み合わせに基づき、新規素材からなるエアロゲル材料を発明した。さらに、当該材料の構造と機能を詳細に探究したところ、既報のエアロゲル材料では実現できない機能を発現することを明らかにした。課題②では、エアロゲルに関する文献データベースの構築を進めた。エアロゲル関連材料の既報文献を網羅的に収集したうえで、ポリマー系、無機系、ハイブリッド系、カーボン系等の素材による一次分類に取り組み、分類作業をルーチン化した整理手法を構築した。この手法を用い、データベースの基本となる約20000件の文献を含むリストを構築した。

在这项研究中，预计下一个代理隔热材料和吸附物材料将应用于各种光学材料，这些光学材料了解制造过程和精细结构之间的关系，尤其是光散射（透明度）。建立左手的纳米结构控制方法。此外，我们旨在制定一个指南，以制造透明的气瓶材料，而无需限制聚合物材料。为了实现此目的，我们选择了成为模型的材料系统，并探索了凝胶形成过程。在分配（1）中，选择了一种模型材料的有机和无机混合系统。此外，还建立了生产空气凝胶的过程，以便可以将有机系统应用于多个生物观测者。使用此过程，根据一些有机和无机材料的组合发明了由新材料制成的气冰材料。此外，在详细探讨材料的结构和功能时，揭示了无法用先前报道的气凝胶材料实现的功能。在作业中，我们一直在构建与气凝胶相关的文献数据库。在收集了与气凝胶相关材料的报告文档后，我们使用聚合物，无机，混合和碳等材料进行了初级分类，并建立了一种常规的布置方法。使用此方法，我们构建了大约20,000个文献的列表，这是数据库的基础。