高分子ガラスにおける吸水性を利用した強靭化への改質法の確立

聚合物玻璃吸水增韧改性方法的建立

基本信息

批准号：
21K14680
负责人：
伊藤麻絵
金额：
$ 3万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、環境・エネルギー問題対策として、システムの軽量化を目的にさまざまな分野で無機材料のポリマー系材料への置き換えが進んでいる。ガラス状ポリマーは透明性が高く、無機ガラスの代替が期待されるが、硬さと粘り強さの両立が難しかった。さらに、最近では資源の有効利用を目指し、サステイナブルな材料創成が求められている。そこで申請者は、代表的なガラス状ポリマーで最も高い透明性を持つポリメタクリル酸メチル（PMMA）を用いて、持続可能な方法で硬さを保ったまま粘り強さを付与できる材料設計指針を確立し、資源循環型社会に寄与する「力学特性制御により硬さと粘り強さの両立を実現した革新的ガラス状ポリマー」を創出できると考えた。さらに申請者の最近の研究から、分子間相互作用を利用することで、共有結合と同等の強い結合と、高い分解性により元の汎用性ポリマーに簡単に戻すことができる可能性が見出された。本申請課題ではこの技術を利用し、「確実な結合とやさしい分解」を有し、「硬さと粘り強さ」を両立する材料設計指針を構築することを目的とするものである。初年度に得られた応力―ひずみ曲線について構成方程式を作成し、各水分量の応力―延伸比曲線において良好にフィッティングできることを明らかにした。構成式にPMMAの分率αを入れて、αがひずみとともに定数kを指数として変わっていくという非平衡構成方程式を導入した。解析の結果、定数ｋは塩濃度にはよらず、水の量にのみ依存することがわかった。最終年度では、延伸速度依存性の実験を行い、水の拡散と粘弾性効果の関係を調べたい。

近年来，作为解决环境和能源问题的措施，用聚合物基材料替换无机材料在各个领域都在进步，以减少系统的重量。玻璃状聚合物非常透明，有望取代无机玻璃，但是很难达到硬度和坚韧性。此外，最近，人们需要建立可持续材料，目的是有效利用资源。因此，申请人建立了一项材料设计指南，可以使用甲基丙烯酸甲酯（PMMA）（PMMA）（一种具有代表性的玻璃样聚合物）以可持续的方式保持坚韧性，以创建“无知的类似玻璃的聚合物，从而通过机械性能来实现硬度和坚韧性”，从而可以通过机械性能来控制一个回收社会的社会。此外，申请人的最新研究发现，通过利用分子间相互作用，与共价键相等的结合和高降解性可以很容易地返回到原始的多功能聚合物。该应用程序旨在使用该技术来构建具有“某些键合和易于分解”的材料设计指南，并且可能是硬度和坚韧。为第一年获得的应力 - 应变曲线创建了组成方程，表明每个水分含量的应力强度曲线均可很好地拟合。我们引入了非平衡组成型方程，其中PMMA的分数随恒定k作为指数而变化。分析表明，常数K仅取决于水的量，而不取决于盐浓度。在最后一年，我们将对伸展速度的依赖性进行实验，以研究水扩散与粘弹性效应之间的关系。