水分散系における高分子の移流集積界面分割モデルの設計

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殆どの散逸構造は一過性の現象で最終的に均一状態となるため、材料化に向けたモデル設計や利用価値が示されていない。一方、本研究の散逸構造「界面分割現象」では、水の蒸発に伴って高分子集積体がサブミクロンスケールで構造秩序化し、高分子配向膜として析出し永続的に残る。さらに、分割される空間数は物理パラメータで制御可能であることが示唆されている。この現象をモデル化するため本研究では、高分子／水系の実験、および理論を検証している。以下に具体的内容、意義、およびその重要性を記す。1. 実証モデルとして、水分散系高分子である多糖各種に加え、汎用的な水溶性合成高分子に対しても調査した。まず、自己集合性多糖の微粒子が水分散された系の移流集積界面分割現象を理解するため、試料の粘度特性評価や蒸発界面の時空間変化を通して、重要パラメータの抽出と流体力学的な無次元数を評価した。水溶性合成高分子では、適切な物理化学条件を調査し実証に結びつけた。2. 理論モデルと実験系をつなぐ速度論的解釈を進め、理論式上、重要な物理パラメータを新しく定め、その経時変化をモニタリングする実験装置を自作構築した。引き続き、実験データと理論モデルを結びつける物理因子の検証を進める。3. 本研究に関わる査読付学術論文２報を発表した。レビュー論文として、多糖の自己集合構造やマルチスケールの配向構造をまとめ、またオリジナル論文として、水分散系の界面分割法によって得た多糖膜がカチオンに対して異方応答を示すハイドロゲルに関してまとめた。これらの２報については表紙採択された。上記の研究内容について、国際学会７件含む学会発表１１件を通して活発に議論した。これらを基に本研究の多角的なアプローチが進んでおり、引き続き研究を遂行するにあたって重要なステップを踏んだ。