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樹木や竹の階層構造を利用した革新的セルロース材料の創製とその構造・物性評価

利用树木和竹子的分层结构创建创新纤维素材料，并评估其结构和物理性能

基本信息

批准号：
22KJ1229
负责人：
暮井達己
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1229/
关键词：
階層構造セルロース重合度ミクロフィブリルの配向性

项目摘要

木質バイオマスの階層構造、つまり組織・細胞、細胞壁、微細構造に至るまでの一連の構造はナノオーダーのセルロース繊維を緻密に組み上げ、その周囲をヘミセルロースやリグニンといったマトリックス成分で固めて形成されている。したがって、階層構造の骨格はそこに内在するセルロース繊維の集積体と見なせる。セルロースを単離する際、従来の方法ではこの骨格を保持するのは困難であり、また人工的に再構築することも簡単には実現できない。そこで本研究では、木質バイオマスから階層構造を保持しながら選択的にマトリックス成分を除去した新規セルロース材料の開発を試みた。その上で、木質バイオマスの構造を活かすことで得られる本材料の優位性を物性試験と絡めて調査した。上記の計画を遂行するため、スギ（Cryptomeria japonica）材から高度に制御されたセルロース集積体を取り出し、熱プレスによるシート材料化を実施した。そして、本材料を構成するセルロース繊維の長さ（その指標として重合度を採用）や配向性といったミクロの構造が材全体の引張特性に及ぼす影響を評価した。その結果、セルロース繊維を配向させることは引張弾性率（材料の変形しにくさ）や引張強さの劇的な向上につながり、また化学処理によるセルロース繊維の断片化を抑制することは引張強さの発現に必要不可欠であると示された。セルロース繊維の長さや配向の力学特性への関与はこれまで漠然と想定されてきたが、それを明確なデータで裏付けた点は意義深い。さらに、そうした構造特性を活かせる材料の設計に成功したことも本研究の独自性を示す上で重要である。以上の研究成果に関して、国内学会での発表および国際雑誌における報告を行い、積極的な情報発信に努めた。

Wooden hierarchical structure, tissue, cell, cell wall, microstructure structure of woodス繊dimensional をdensity group み上げ、そのweek囲をヘミセルロースやリThe ingredients of グニンといったマトリックスでsolid めて form されている.したがって, Hierarchy Structure の Bone Structure はそこに内するセルロース繊dimensional のassembled body と见なせる.セルロースを単出する occasion、従来の法ではこの Bone Style をKEEP するのはIt is difficult to reconstruct the artificial であり、また artificial することも简単には実appears できない.そこでThis research is done, wooden バイオマスから hierarchical structure is maintained しながらselect The ingredients of the にマトリックスをremove the new regulations of the にルロースmaterialsの开発をtestみた.その上で、wooden バイオマスのstructural and live かすことでget られるThis material’s superiority and physical properties test and network めて investigation した. The plan mentioned above is carried out, Cryptomeria japonica) The material is high and the material is made of material.そして、This material is composed of するセルロース繊dimensionalの长さ（そのINDICATOR として coincident degreeをadopted ) The directionality and the influence of the structure and the overall tensile properties of the material are evaluated.そのRESULTS, セルロース繊dimensional をalignment させることは inducing Zhang弾 property rate (Material の変shaped しにくさ) や inducing Zhang Qiang さのdramatic なUP につながり, またchemical treatment によるセルロース繊dimensional のfragmentation をinhibition することはinducing Zhang Qiang さの発appears にあるとshow された.セルロース繊dimensionalの长さやalignmentのMechanical propertiesへの关与はこれまで无码とIt has a profound meaning to make clear the meaning of the idea of making a clear decision. The uniqueness of this study and the success of the design of the material and the structural characteristics of the material are also important. The above-mentioned research results have been published, domestic academic journals have been published and international journals have been published, and positive information reports have been published.