高分子材料の動的ナノイメージング法の開発と高分子機能傾斜材料への応用

高分子材料动态纳米成像方法的发展及其在功能梯度高分子材料中的应用

基本信息

批准号：
16685012
负责人：
浅川直紀
金额：
$ 12.98万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

フィルム材料の深さ方向に組成勾配を有する高分子ブレンド組成傾斜材料はフィルムの表裏で異なる機能を有しつつお互いの欠点を補う機能性高分子複合材料として期待されている.例えば,裏面に生体適合高分子材料を露出させ,表面に耐機械的衝撃の高い高分子材料を配することによりフィルムの機械的強度を向上させた人工皮膚などである.しかし,その材料開発法をはじめ,その評価法には多くの課題が残されている.具体的には,高分子傾斜フィルムの厚さ方向の組成傾斜を調べる場合には,マイクロトーム等の切断機械により厚さ方向の薄膜切片を切り出し,その切片を用いて様々な分析が行なわれる.その切断の際に印加される圧力や切断そのもののため,観測が困難になったり,材料の状態変化を引き起こしてしまう場合が多く,非破壊で組成傾斜構造を分析できる方法の開発が望まれている.微小永久磁石の強力磁場勾配を用いたMRI画像化法は高分子傾斜構造の画像化のみならず,高分子の動的な性質の画像化も可能となる.さらに,固体材料の表面分析や内部分析にも応用可能となり,高い汎用性を有する分析手法として期待される.そこで,本年度は,微小永久磁石が発生する磁場勾配を利用したNHR動的イメージング分光装置の開発を主目標として研究を行った.さらに,高分子傾斜機能材料への応用を検討している.微小永久磁石による磁場勾配を利用したNMR検出器およびNMRイメージング装置を自作した.装置のキャリブレーション用の試料としてKC103の35Clの核四極子共鳴または水道水とシリコンゴムの1HのNMR信号を用いた.高分子材料系での実験は現在検討中である。今回,永久磁石による強力な静的磁場勾配の存在下でのNMRスピンエコー実験に成功した。今後,高分子ブレンド傾斜材料や高分子材料の表面のNMR信号を観測し,緩和時間等の情報から試料系の局所的な部分からの動的構造に関する情報を得たい.

在膜材料深度方向上具有组成梯度的聚合物混合组成梯度材料有望是功能性聚合物复合材料，在膜的前后和背面具有不同的功能，同时还可以补偿其缺陷。例如，人造皮肤通过将生物相容性的聚合物材料暴露在后表面并放置具有对表面具有高机械影响的聚合物材料来提高膜的机械强度。但是，评估方法中仍然存在许多挑战，包括材料开发方法。具体而言，在检查厚度方向的聚合物梯度膜的组成梯度时，使用切割机（例如Microtome）切出厚度方向的薄膜切片，并使用各切片进行各种分析。切割和切割本身施加的压力使观察结果变得困难并导致材料状态的变化，并且组成梯度结构通常是无损的。希望开发一种可以分析构建的方法。使用微型永久磁体的强磁场梯度进行的MRI成像不仅可以图像聚合物梯度结构，而且还可以成像聚合物的动态特性。此外，它可以应用于固体材料的表面和内部分析，预计将是一种高度的分析方法。因此，今年进行了研究的主要目的是开发NHR动态成像光谱仪，该成像光谱仪利用微型永久磁体产生的磁场梯度。此外，我们正在考虑应用功能分级聚合物材料。我们创建了一个使用微型永久磁体的磁场梯度的NMR检测器和NMR成像设备。我们已经使用了自来水和硅橡胶的KC103或1H NMR信号的35Cl核四极共振作为设备校准的样品。目前正在考虑有关聚合物材料系统的实验。在本文中，我们在使用永久磁体的强静态磁场梯度的情况下成功地进行了NMR自旋回波实验。将来，我们想在聚合物混合物和聚合物材料的表面上观察NMR信号，并通过信息（例如放松时间）从样本系统的局部部分中获取有关动态结构的信息。