単一および複数の異なる多糖類からなる高性能化学ゲルの創製と物性および構造解析

様々な多糖からゲルを調製した結果、いくつかの非常にユニークな性質が観測できたため、それらの基礎物性評価と材料化に重点を置き研究を進めた。ゲルの原料としては、α-1,3-glucanやβ-1,3-glucanという構成単位は同一であるが結合様式が異なる多糖を用いることで多糖構造のゲル物性への影響を調べた。α-1,3-glucanからは非常に硬い、β-1,3-glucanからは柔軟なゲルが調製でき、多糖構造がゲルの物性に大きな影響を与えることがわかった。また、高分子量のβ-1,3-glucanを用いてゲルの調製を行ったところ、90%以上の圧縮にも耐え、その形状を元の大きさのほぼ100%回復する、しなやかかつ高い形状回復性能を有するヒドロゲルの調製が可能であった。さらに架橋剤の長さを変えることで架橋長さのゲルへの影響を調べたところ、架橋長さが長くなるにつれ、ゲルはより柔らかくなり、最大で引張伸びが元の10倍にもなるゲルの調製が可能となった。また、多糖ゲルの材料への応用を目指し、ゲルフィルムの調製を行った。β-1,3-glucanの高い変形能を活かし、延伸下で乾燥させることにより分子鎖が一軸に配向した高配向結晶化フィルムの調製が可能となった。また、。β-1,3-glucanの溶液中でのコンフォメーションを制御することで、異なる構造を有するヒドロゲルを調製し、フィルム化を行った。小角X線を用いて延伸時の構造変化を調べ、その構造を利用することで機械強度が200 MPaを超える超高強度フィルムの調製に成功した。以上より、多糖化学ゲルの構造や性質を利用することで、これまでにない高物性材料の開発に成功した。

様々な多糖からゲルを調製した結果、いくつかの非常にユニークな性質が観測できたため、それらの基礎物性評価と材料化に重点を置き研究を進めた。ゲルの原料としては、α-1,3-glucanやβ-1,3-glucanという構成単位は同一であるが結合様式が異なる多糖を用いることで多糖構造のゲル物性への影響を調べた。α-1,3-glucanからは非常に硬い、β-1,3-glucanからは柔軟なゲルが調製でき、多糖構造がゲルの物性に大きな影響を与えることがわかった。また、高分子量のβ-1,3-glucanを用いてゲルの調製を行ったところ、90%以上の圧縮にも耐え、その形状を元の大きさのほぼ100%回復する、しなやかかつ高い形状回復性能を有するヒドロゲルの調製が可能であった。さらに架橋剤の長さを変えることで架橋長さのゲルへの影響を調べたところ、架橋長さが長くなるにつれ、ゲルはより柔らかくなり、最大で引張伸びが元の10倍にもなるゲルの調製が可能となった。また、多糖ゲルの材料への応用を目指し、ゲルフィルムの調製を行った。β-1,3-glucanの高い変形能を活かし、延伸下で乾燥させることにより分子鎖が一軸に配向した高配向結晶化フィルムの調製が可能となった。また、。β-1,3-glucanの溶液中でのコンフォメーションを制御することで、異なる構造を有するヒドロゲルを調製し、フィルム化を行った。小角X線を用いて延伸時の構造変化を調べ、その構造を利用することで機械強度が200 MPaを超える超高強度フィルムの調製に成功した。以上より、多糖化学ゲルの構造や性質を利用することで、これまでにない高物性材料の開発に成功した。