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応力発光性分子プローブを利用する高分子材料中の微小応力の可視化

使用应力发光分子探针可视化聚合物材料中的微应力

基本信息

批准号：
19J23009
负责人：
加藤颯太
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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高分子材料に機能性を付与する研究として、力学的刺激に応答して色変化を示す「メカノクロミック材料」があり、材料の損傷検知などへの応用に期待されている。力に応答して色変化を示す分子骨格を高分子鎖中に導入する設計である。本研究では、研究室で開発されたテトラアリールスクシノニトリル（TASN）に着目した。TASNは力に応答して中心C-C結合が均一開裂し桃色着色と黄色蛍光を示すラジカル種を発生するため、色変化のみならず、電子スピン共鳴測定による発生ラジカルの直接定量や蛍光顕微鏡による直接的観察が可能である。そこで力の伝達メカニズムの検出対象を「高分子溶液の凍結」と「高分子の結晶化」の2点に絞った。「高分子溶液の凍結」では、過去にTASNを有する架橋ポリウレタンゲルの凍結により、溶媒の凝固する力を利用した凍結誘起メカノフルオレッセンス、さらに架橋構造の最適化により発生ラジカル量を調節可能であることを明らかにした。今年度は凍結で生成するラジカルとビニルモノマーを反応させる新規有機反応に展開し、ACS Appl. Polym. Mater.に掲載されSupplementary Coverに選ばれた。さらにこのモノマー挿入反応が高分子材料に与える影響として材料の高強度化があり、Chem. Lett.に掲載され、Editor's Choiceに選ばれた。「高分子の結晶化」では、TASNを有する結晶性高分子の結晶化の際に生じる微小応力を利用した結晶化誘起メカノフルオレッセンスを発現させ、等温結晶化過程における蛍光顕微鏡観察により球晶の成長を捉えることに成功し、Nat. Commun.と4件の新聞に掲載された。さらに一軸伸張に伴い球晶が配向することで蛍光発光が見られることを見出し、その力学応答性をラジカルの定量ならびに蛍光顕微鏡観察によって明らかにし、ACS Macro Lett.に掲載された。

The research on functional properties of polymer materials, the response to mechanical stimulation, the color change, the damage detection of materials, and the expectation of application. The color of the polymer lock This study was conducted in the laboratory and the results were summarized as follows: TASN is responsible for the uniform cracking of the center C-C bond, the development of color and yellow fluorescence, the development of electron resonance, the direct quantification of fluorescence and the direct detection of fluorescence microscopy. The two points of "freezing of polymer solution" and "crystallization of polymer" are discussed. "Freezing of polymer solution" is a problem in the past. It is possible to adjust the amount of polymer solution by optimizing the bridge structure and using the freezing force of the solvent. This year's freeze will produce new regulations on organic reaction development, ACS Appl. Polym. Mater. Cover is optional. For example, in order to improve the strength of polymer materials, Chem. Lett. "Crystallization of Polymers" 4 news items published in this article are: "Crystallization of Crystalline Polymers by Using Micro-force" and "Isothermal Crystallization Process". The optical properties of the spherulites in one axial extension are revealed in the optical microscope.

项目成果

期刊论文数量（22）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Visualization of the Necking Initiation and Propagation Processes During Uniaxial Tensile Deformation of Crystalline Polymer Films via the Generation of Fluorescent Radicals

通过产生荧光自由基来可视化结晶聚合物薄膜单轴拉伸变形过程中的颈缩起始和扩展过程

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
ACS Macro Letters
影响因子：
7.015
作者：
Kato Sota;Aoki Daisuke;Oikawa Kazusato;Tsuchiya Kousuke;Numata Keiji;Otsuka Hideyuki
通讯作者：
Otsuka Hideyuki

Freezing-Induced Toughening of Dynamic Polymer Gels Based on Mechanoresponsive Monomer Insertion Reactions into Cross-linking Points

基于交联点机械响应单体插入反应的动态聚合物凝胶冷冻诱导增韧