マグネト分子ゲルにより機能化された高分子ソフトデバイスの開発

磁分子凝胶功能化聚合物软装置的开发

• 批准号: 08F08043
• 负责人: 伊原 博隆
• 金额: $ 1.02万
• 依托单位: Kumamoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08F08043/
• 关键词: 磁性ナノ粒子; ビドロゲル; ナノコンポジット; クレイ; 磁気応答性ゲル; ハイドロゲル; クレー

1.既報に従い,磁性ナノ粒子(MNPs)は鉄塩の混合からの共沈法により調製した。MNPs/ポリマーナノコンポジット(NC)ゲル(M-Pゲル)は,MNPsが混在した反応溶液中での重合反応により調製された。さらに,磁場中で重合することにより様々なMNPsの傾斜分布をもつゲル(M-P-Gゲル)の調製に成功した。2.M-Pゲルの機械的強度は島津製作所のEZ-Lにより測定し,MNPsが含まれていないNCゲルとの比較を行った。その結果,NCゲルとほぼ同じ強度,伸縮率を示すことが確認された(50～300kPa,800～1400%)。3.M-Pゲルの磁気特性は,VSMにより測定した。M-Pゲルは超常磁性を示し,約2emu/gで飽和点に達した。また,膨潤度はクレイの含有量が多いほど低くなることが確認された。4.M-P-Gゲルを基準とし,2層に分かれたゲル(上層がNCゲル,下層がM-Pゲル)を調製した。調製したゲルは,一定の刺激条件下(温度など)で双方向性の曲がりを示す非常に面白い現象を示した。5.上記の結果に加えて,既存のクレイ/PNIPAM NCゲルにポリエチレングリコール(PEG)を導入して,3成分系NCゲル(クレイ/PMPAM/PEG)の調製に成功した。調製したゲルは,上限臨界完溶温度(UCST)と下限臨界共溶温度(LCST)の2つの温度応答性相転移を示すことを確認した。本研究によって作製されたM-Pゲルは,磁気アクチュエータなどに利用可能であり,さらに,多層のゲルにおいては,自由に変形可能であることから広い分野での応用が可能であると考えられる。また,新規の3成分系NCゲルにおいては,2つの相転移と3つの状態変化から,光学センサーなどへの応用が期待される。

1.根据之前的报道，通过共沉淀法从铁盐混合物中制备了磁性纳米颗粒（MNP）。 MNPs/聚合物纳米复合材料（NC）凝胶（M-P凝胶）是在与MNPs混合的反应溶液中通过聚合反应制备的。此外，我们通过磁场聚合成功制备了具有各种MNP梯度分布的凝胶（M-P-G凝胶）。 2.使用Shimadzu的EZ-L测量M-P凝胶的机械强度，并与不含MNP的NC凝胶进行比较。结果，证实其表现出与NC凝胶（50-300kPa，800-1400%）几乎相同的强度和膨胀率。 3.采用VSM测量M-P凝胶的磁性能。 M-P凝胶表现出超顺磁性，并在约2 emu/g时达到饱和点。还证实，随着粘土含量的增加，溶胀程度降低。 4. 在M-P-G凝胶的基础上，我们制备了两层凝胶（上层为NC凝胶，下层为M-P凝胶）。所制备的凝胶在一定的刺激条件（如温度）下表现出非常有趣的双向弯曲现象。 5.除了上述结果外，我们通过将聚乙二醇（PEG）引入到现有的粘土/PN​​IPAM NC凝胶中，成功制备了三组分NC凝胶（粘土/PMPAM/PEG）。证实所制备的凝胶表现出两种温度响应型相变：上临界完全溶解温度（UCST）和下临界完全溶解温度（LCST）。本研究制备的M-P凝胶可用于磁致动器等。此外，由于多层凝胶可以自由变形，因此被认为可以应用于广泛的领域。此外，新型三组分NC凝胶具有两次相变和三种状态变化，因此有望应用于光学传感器。

项目成果

An Unique Hydrogel using Clay as Nano Crosslinkers Swelling Ratio Controlled by Post Treatment

使用粘土作为纳米交联剂的独特水凝胶通过后处理控制溶胀比

• 发表时间: 2008
• 作者: Yang Liu;Meifang Zhu;Wei Zhang;Makoto Takafuji;Hirotaka Ihara;T Wagner;Yang Liu
• 通讯作者: Yang Liu

A Novel Hydrogel containing Nano Crosslinkers with Swelling Ratio Controlled by Post Treatment

后处理控制溶胀率的新型纳米交联水凝胶

• 发表时间: 2009
• 作者: Yang Liu;Meifang Zhu;Wei Zhang;Makoto Takafuji;Hirotaka Ihara
• 通讯作者: Hirotaka Ihara

An unique non-polyelectrolyte hydrogel : Swelling ratio controlled by post treatment, and polyelectrolyte-like swelling behavior in aqueous salt solution

独特的非聚电解质水凝胶：通过后处理控制溶胀比，以及在盐水溶液中类似聚电解质的溶胀行为

• 发表时间: 2008
• 作者: Yang Liu;Meifang Zhu;Wei Zhang;Makoto Takafuji;Hirotaka Ihara;T Wagner;Yang Liu;T Wagner;Yang Liu
• 通讯作者: Yang Liu

Preparation of Magnetic Sensitive Nanocomposite Hydrogels with Excellent Mechanical Properties

具有优异机械性能的磁敏纳米复合水凝胶的制备

• 发表时间: 2009
• 作者: Yang Liu;Makoto Takafuji;Hirotaka Ihara
• 通讯作者: Hirotaka Ihara