力学応答性デンドリマーの開発と機能材料への展開

机械响应树枝状聚合物的开发及其在功能材料中的应用

• 批准号: 20J23066
• 负责人: 渡部 拓馬
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J23066/
• 关键词: 力学応答性高分子; メカノクロミズム; マルチネットワークポリマー; 膨潤; ゲル; メカノフォア; ラジカル; エラストマー; 犠牲結合; デンドリマー; 高分子反応; 高分子合成

本研究では、一般に活性の低いバルク高分子材料中の力学応答性分子骨格（メカノフォア）の活性を向上させることを目的に、高分子構造とメカノフォアの応答性の関連について継続的に調査を行っている。力によって構造中心の共有結合が切断し、ピンク色の安定ラジカルを生成するジフルオレニルスクシノニトリル（DFSN）骨格をメカノフォアに選定し、視覚的変化や電子スピン共鳴測定を用いた発生ラジカルの定量により力学応答性の評価を実施した。昨年度、マルチネットワーク（MN）ポリマーの伸長されたネットワークにDFSN骨格を導入する高分子設計によって、メカノフォアの力学応答性が大幅に向上することを明らかにした。本年度は、同じMNポリマーが従来の非電解性架橋高分子では到達不可能な、分子鎖が高度に伸長した膨潤状態を実現できることに着目し、溶媒膨潤によって誘起されるDFSNの力学応答、膨潤誘起型メカノクロミズムを見出した。本現象と伸長誘起型メカノクロミズムとの間に明確な関連性があることを見出し、これらの実質的な反応メカニズムが一致すると結論づけた。また、MNゲルに生成したDFSN由来のラジカル種は高い分子運動性を有するにも関わらず、架橋点の増加や伸長した分子鎖による分子拡散の抑制効果によって熱力学的に安定な二量体の再生が抑止されるため、メカノクロミズムとして観測されることを明らかにした。加えて、MNポリマーやゲルの伸長鎖に存在するDFSNは熱的解離反応が促進されることを見出し、開裂に伴うポリマー鎖の大きな構造緩和やDFSNに加わる張力、およびラジカル間の再結合頻度の低下といった複合的要因に由来する現象であると結論づけた。この研究成果は、Angew. Chem. Int. Ed.誌に掲載され、Inside Back Coverに選ばれたほか、プレスリリースを行い、複数の新聞やwebメディアに取り上げられた。

This study で は, low general に active の い バ ル ク polymer の mechanics 応 a molecular skeleton (メ カ ノ フ ォ ア) の active を upward さ せ る こ と を purpose に, polymer structure と メ カ ノ フ ォ ア の 応 a sexual の masato even に つ い て 継 続 に survey line を っ て い る. Force に よ っ て の structure center of combining が cut し, ピ ン の stability ラ ク color ジ カ ル を generated す る ジ フ ル オ レ ニ ル ス ク シ ノ ニ ト リ ル (DFSN) bone を メ カ ノ フ ォ ア に し selected, depending on the variations of 覚 や electronic ス ピ ン resonance を measure い た 発 raw ラ ジ カ ル の quantitative に よ り mechanics 応 a sexual の review 価 を be applied し た. Last year, マ ル チ ネ ッ ト ワ ー ク (MN) ポ リ マ ー の elongation さ れ た ネ ッ ト ワ ー ク に DFSN bone を import す る polymer design に よ っ て, メ カ ノ フ ォ ア の mechanics 応 a sexual が に sharply upward す る こ と を Ming ら か に し た. は this year, with じ MN ポ リ マ ー が 従 to の non electrolytic bridging polymer で は to do impossible な, molecular lock が に elongation し た swelling state を be presently で き る こ と に mesh し, solvent swelling に よ っ て induced さ れ る DFSN 応 の mechanics, swelling induced type メ カ ノ ク ロ ミ ズ ム を shows し た. This phenomenon と elongation induced type メ カ ノ ク ロ ミ ズ ム と の に clear between な masato even sex が あ る こ と を see し, こ れ ら の be qualitative な anti 応 メ カ ニ ズ ム が consistent す る と conclusion づ け た. ま た, MN ゲ ル に generated し た DFSN origin の ラ ジ カ ル は high molecular motility を い with す る に も masato わ ら ず, bridging point の raised with や elongation し た molecular lock に よ る molecular company, scattered の inhibition of unseen fruit に よ っ て に of thermodynamic stability な 2 quantity body の regeneration が dampening さ れ る た め, メ カ ノ ク ロ ミ ズ ム と し て 観 measuring さ れ る こ と を Ming ら か に し Youdaoplaceholder0. Add え て, MN ポ リ マ ー や ゲ ル の elongation lock に exist す る DFSN は thermal dissociation against 応 が promote さ れ る こ と を shows し and cracking に う ポ リ マ ー lock の big き な structure ease や DFSN に plus わ る tension, お よ び ラ ジ カ ル の recombination between low frequency の と い っ た composite by に origin す る phenomenon で あ る と conclusion づ け た. は こ の research results, Angew. Chem. Int. Ed. Tzu chi に first white jasmines load さ れ, Inside the Back Cover に choose ば れ た ほ か, プ レ ス リ リ ー ス を い, plural の news や web メ デ ィ ア に take on り げ ら れ た.

项目成果

Role of a Dynamic Covalent Mechanophore to Improve Mechanical Properties of Multi-network Elastomers

动态共价力基团在改善多网络弹性体机械性能中的作用

• 发表时间: 2021
• 作者: Takuma Watabe;Daisuke Aoki;Hideyuki Otsuka
• 通讯作者: Hideyuki Otsuka

Structure-Mechanochemical Activity Relationship for Mechanochromic Dendrimers: Effect of Generation and Surface Functional Groups

力致变色树枝状聚合物的结构-机械化学活性关系：生成和表面官能团的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Takuma Watabe;Daisuke Aoki;Hideyuki Otsuka
• 通讯作者: Hideyuki Otsuka

膨潤に伴う高分子鎖の切断を可視化することに成功 ―高分子材料のミクロな劣化・破壊挙動の理解に貢献―

成功实现了因溶胀引起的聚合物断链的可视化 - 有助于理解聚合物材料的微观劣化和断裂行为 -

力学応答性分子とマルチネットワーク化の組み合わせで実現する高感度なメカノクロミズムとエラストマーの強靭化

通过机械响应分子和多重网络的结合实现弹性体的高灵敏机械变色和增韧

• 发表时间: 2022
• 作者: 渡部拓馬;青木大輔;大塚英幸
• 通讯作者: 大塚英幸

メカノクロミックデンドリマーの表面官能基変換による力学応答特性の向上

通过机械致变色树枝状聚合物的表面官能团转换改善机械响应性能

• 发表时间: 2020
• 作者: 渡部 拓馬;青木 大輔;大塚 英幸
• 通讯作者: 大塚 英幸