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ハイドロゲルのナノ構造／機能相関の解明と超高速刺激応答ゲルの創製

阐明水凝胶的纳米结构/功能关系并创建超快刺激响应凝胶

基本信息

批准号：
20J12727
负责人：
西澤佑一朗
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の目的の一つである高速応答する微粒子集積化ゲルを作成する上で、単一ゲル微粒子のナノ構造の理解と設計が重要である。今年度は、（１）架橋剤の種類がゲル微粒子のナノ構造に与える影響、（２）単一ゲル微粒子の力学特性評価、（３）コアシェルゲル微粒子の設計について調査した。（１）ゲル微粒子を単分散な微粒子が得られる水系沈殿重合法で合成すると、主モノマーと反応性比の違いにより、コアシェル型の不均一構造が形成される。今年度は、N-イソプロピルアクリルアミドと、反応性が高いN,N’-メチレンビスアクリルアミド、または更に反応性の高いジメタクリレートから成るゲル微粒子を合成し、高速原子間力顕微鏡（高速AFM）によってナノ構造を明確化した。その結果、どちらもコアシェル型の不均一構造を有するものの、ジメタクリレートで架橋したゲル微粒子の方がより顕著な不均一性を示すことが明らかとなった。（２）高速AFM観察によりナノ構造を明確化したゲル微粒子の力学的な特徴を評価するために、高速AFMを用いたフォースカーブ計測を実施した。その結果、微粒子の内部には構造だけでなく力学的な不均一性も生じていることが明らかとなり、さらに架橋剤種によって局所の力学特性が異なることが明らかとなった。（３）微粒子を集積化する上で、微粒子の表面構造を制御することが重要である。本年度は、シード沈殿重合法を用いて固体コアにゲルシェル層を付与する際の、モノマー・架橋剤濃度と得られるゲルシェル層の相関関係を調査した。その結果、ゲルシェル層とモノマー濃度の関係は、架橋密度によらず単一指数関数で説明できることを見いだした。更に、初年度に確立したFeed法をシード沈殿重合法へ応用することで、より厚いゲルシェル層の付与に成功した。

One of the objectives of this research project is to provide a high-speed response to the accumulation of micro-particles. It is important to understand and design the structure of micro-particles This year,(1) the type of bridging agent, the structure and the influence of the particles,(2) the mechanical properties of the particles,(3) the investigation of the design of the particles. (1) Microparticles are dispersed in different ways, and microparticles are formed by water system precipitation method. This year, N-resolution and reflectivity are high in N, N'-resolution and reflectivity, and high in reflectivity and reflectivity are synthesized into fine particles. The structure of high-speed atomic force microscopy (high-speed AFM) is clarified. As a result, the heterogeneous structure of the particle structure has been demonstrated. (2) High-speed AFM observation, structural clarification, evaluation of mechanical characteristics of micro-particles, and implementation of high-speed AFM measurement. As a result, the internal structure of micro-particles is different from that of mechanical inhomogeneity. (3) It is important to control the aggregation and surface structure of fine particles. This year, we investigated the correlation between the concentration and the concentration of the solid phase layer by using the solid phase recombination method. The results show that the relationship between the concentration and the bridging density is different. In addition, in the beginning of the year, the Feed method was established, and the application of the method was successfully completed.

项目成果

期刊论文数量（28）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Effect of chemical species on the structure and thermoresponsiveness of hydrogel microspheres

化学物质对水凝胶微球结构和热响应性的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichiro Nishizawa;Takayuki Uchihashi;Daisuke Suzuki
通讯作者：
Daisuke Suzuki

高速原子間力顕微鏡法によるゲル微粒子の構造決定

高速原子力显微镜测定凝胶颗粒的结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
西澤佑一朗;内橋貴之;鈴木大介
通讯作者：
鈴木大介

ハインリヒ・ハイネ大学デュッセルドルフ(ドイツ)

杜塞尔多夫海因里希海涅大学（德国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Nanostructures, Thermoresponsiveness, and Assembly Mechanism of Hydrogel Microspheres during Aqueous Free-Radical Precipitation Polymerization

水凝胶微球的纳米结构、热响应性和水自由基沉淀聚合过程中的组装机制

DOI：
10.1021/acs.langmuir.0c02654
发表时间：
2020
期刊：
Langmuir
影响因子：
3.9
作者：
Nishizawa Yuichiro;Minato Haruka;Inui Takumi;Uchihashi Takayuki;Suzuki Daisuke
通讯作者：
Suzuki Daisuke

温度応答性ゲル微粒子のナノ構造に化学種が与える影響

化学物质对温度响应凝胶颗粒纳米结构的影响