Novel sensing system based on morphological change in molecule-responsive gel

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は、刺激応答性ゲルの力学的強度向上を目指した検討を行った。昨年度の研究により、二層構造ゲルの層間にアルミホイルを挟み込ませる手法を開発し、エタノールに応答して湾曲度が変化するゲルに導電性を付与することに成功している。さらに、このゲルを電気回路のスウィッチング素子として活用し、エタノールセンサーのプロトタイプを作製することにも成功している。しかし、従来の方法で作製したゲルは脆く壊れ易いため、長期間の繰返し使用には不向きである。そこで、新たなゲル作製法の導入により、力学的な強度の向上を検討した。まず、ポリマーネットワークの架橋構造を化学架橋主体から物理架橋主体へと変化させるため、ゲル合成の際の主鎖モノマー濃度を上昇させる一方、架橋剤濃度を低下させた。その結果得られた二層構造ゲルは、従来と比べて破断ひずみが大幅に増大し、高いタフネス有することが明らかになった。これは、架橋剤による化学架橋の割合が減少した一方、高分子鎖の絡み合いによる物理架橋の割合が増加し、力学的変形に伴い発生する歪みをゲル全体に分散して受け止めることができるようになったためと考えられる。次に、PVA（ポリビニルアルコール）の結晶領域形成を利用したダブルネットワーク化について検討した。PVA存在下に化学架橋ゲルを作製した後、凍結-融解処理を2回繰り返した。この操作によりPVAの結晶領域が形成したことは、X線回折や赤外吸収スペクトルの測定により確認した。得られたゲルは、PVAの結晶領域を新たな架橋点とするダブルネットワーク化により、高いタフネスを有することが明らかになった。