気温で近赤外光透過率を変える遮熱材の開発：温度応答性高分子構造と凝集粒子径の関係

温度応答性高分子であるセルロース由来のヒドロキシプロピルセルロース (HPC)をアクリルアミド(AAm)と架橋剤を用いて合成したヒドロゲル内に埋め込んだHPC/AAmゲルを作製した。なお、HPCのLCSTは40-48℃であるため、塩化カルシウムを加えてLCSTを30℃付近まで低下させた。ここでは分子量の異なるHPCを用いてHPC/AAmゲルを作製した所、LCST以下での日射透過率は分子量に関わらず約85%と高い一方、LCST以上では分子量の小さいHPCを用いたヒドロゲルの日射透過率が約20%まで低下し、日射反射率が増加することが分かった。また、26×30×27 cmの箱(発砲スチロール)にガラス2枚にHPC/AAmゲルを挟み込んだサンプルを設置しハロゲンランプを照射すると、ゲル未使用の場合と比較して箱内温度を10℃下げることに成功した。LCST以上でのHPC/AAmゲル中のHPCの収縮状態を評価するため、蛍光試薬を加えたHPC/AAmゲルを共焦点レーザー顕微鏡で観察した所、HPCの凝集した粒子径は分子量が小さいほどわずかに大きくなることが分かった。これは、分子量の小さいHPCはAAmゲルの骨格に阻害されることなく自由に移動できるためと考えられる。なお、顕微鏡画像から求めた凝集粒子半径rを使い粒径パラメータx（x = 2πr/λ、λ: 波長）を計算すると全てのHPC凝集粒子径においてミー散乱が起こっていることが分かった。更に透過率の違いについて調査するため、HPC/AAmゲルを凍結乾燥したサンプルを用意し、SEM観察すると分子量の大きいHPCを使用したゲルでは多数の大きな細孔が見られたのに対し、分子量の小さいHPCでは細孔が小さく、且つ少ないことが分かった。このことから、HPC/AAmゲル中で形成されるHPCの凝集状態が光の散乱に影響を及ぼしていることが分かった。

温度応答性高分子であるセルロース由来のヒドロキシプロピルセルロース (HPC)をアクリルアミド(AAm)と架橋剤を用いて合成したヒドロゲル内に埋め込んだHPC/AAmゲルを作製した。なお、HPCのLCSTは40-48℃であるため、塩化カルシウムを加えてLCSTを30℃付近まで低下させた。ここでは分子量の異なるHPCを用いてHPC/AAmゲルを作製した所、LCST以下での日射透過率は分子量に関わらず約85%と高い一方、LCST以上では分子量の小さいHPCを用いたヒドロゲルの日射透過率が約20%まで低下し、日射反射率が増加することが分かった。また、26×30×27 cmの箱(発砲スチロール)にガラス2枚にHPC/AAmゲルを挟み込んだサンプルを設置しハロゲンランプを照射すると、ゲル未使用の場合と比較して箱内温度を10℃下げることに成功した。LCST以上でのHPC/AAmゲル中のHPCの収縮状態を評価するため、蛍光試薬を加えたHPC/AAmゲルを共焦点レーザー顕微鏡で観察した所、HPCの凝集した粒子径は分子量が小さいほどわずかに大きくなることが分かった。これは、分子量の小さいHPCはAAmゲルの骨格に阻害されることなく自由に移動できるためと考えられる。なお、顕微鏡画像から求めた凝集粒子半径rを使い粒径パラメータx（x = 2πr/λ、λ: 波長）を計算すると全てのHPC凝集粒子径においてミー散乱が起こっていることが分かった。更に透過率の違いについて調査するため、HPC/AAmゲルを凍結乾燥したサンプルを用意し、SEM観察すると分子量の大きいHPCを使用したゲルでは多数の大きな細孔が見られたのに対し、分子量の小さいHPCでは細孔が小さく、且つ少ないことが分かった。このことから、HPC/AAmゲル中で形成されるHPCの凝集状態が光の散乱に影響を及ぼしていることが分かった。