光機能性パターン構造を有する炭酸カルシウム/高分子複合体の構築

具有光功能图案结构的碳酸钙/聚合物复合材料的构建

• 批准号: 15655038
• 负责人: 加藤 隆史
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15655038/
• 关键词: 無機; 有機複合材料; バイオミネラリゼーション; 自己組織化; 炭酸カルシウム; ゲル; パターン形成; 結晶成長; 多糖誘導体

生物がつくり出す貝殻や真珠、骨や歯のような無機/高分子複合体は、我々が容易に模倣できない精緻な構造を有し、すぐれた性質・機能を示す。このようなバイオミネラルの形成プロセス、すなわちバイオミネラリゼーションに倣い、無機/高分子複合体を人工的に、かつ自己組織的に作製できれば、高機能・高性能かつ環境低負荷性の複合材料が得られるはずである。我々は、炭酸カルシウムと有機高分子からなる複合材料をバイオミネラリゼーションに倣った自己組織化プロセスにより構築してきた。本研究では、炭酸カルシウムの結晶化にソフトなゲルを形成する合成高分子を用いて炭酸カルシウムの形態制御を行い、自己組織的にパターン構造を作製することに世界で初めて成功した。ポリアクリル酸などの水溶性高分子添加物の存在下、プルランのコレステロール誘導体をマトリクスに用いて炭酸カルシウムのパターン構造を形成させた前年度の知見から、マトリクスと水との複合構造がパターン構造形成に深くかかわっていると考えた。そこで、本年度は有機高分子マトリクスとして分子量やケン化度で水との相互作用が変化するポリビニルアルコールを用い、パターン化薄膜の形成を試みた。その結果、周期がマイクロメートルオーダーの同心円状の炭酸カルシウム凹凸パターン薄膜の形成に成功した。このパターン薄膜は光の回折現象により、干渉色を呈することも分かった。また、ポリビニルアルコールマトリクスの加熱処理条件やケン化度によって、薄膜のパターン周期が変化したことから、下地であるマトリクスの構造が結晶成長に影響を及ぼすことが分かった。

Biological が つ く り す shells や pearls, bone や 歯 の よ う な inorganic/polymer composite は, I 々 が に easily imitate で き な い を し, delicate な structure す ぐ れ た properties, function を す. こ の よ う な バ イ オ ミ ネ ラ ル の form プ ロ セ ス, す な わ ち バ イ オ ミ ネ ラ リ ゼ ー シ ョ ン に imitation い, inorganic/polymer composite を artificial に, か つ on his organization に system で き れ ば, high function, high performance か つ が environmental low-load の composite materials ら れ る は ず で あ る. I 々 は, carbon acid カ ル シ ウ ム と organic polymer か ら な る composites を バ イ オ ミ ネ ラ リ ゼ ー シ ョ ン に imitation っ た yourself organized プ ロ セ ス に よ り build し て き た. This study で は, carbon acid カ ル シ ウ ム の crystallization に ソ フ ト な ゲ ル を form す る composite polymer を い て carbon acid カ ル シ ウ ム の form royal line を い, their organization に パ タ ー ン す the tectonic を cropping る こ と に め the early で て successful し た. ポ リ ア ク リ ル acid な ど の, in the presence of water soluble polymer additive の プ ル ラ ン の コ レ ス テ ロ ー ル inductor を マ ト リ ク ス に with い て carbon acid カ ル シ ウ ム の パ タ ー を ン structure formation さ せ た before annual の knowledge か ら, マ ト リ ク ス と water と の composite structure が パ タ ー ン に deep structure formation く か か わ っ て い る と exam え た. そ こ で, this year's は organic polymer マ ト リ ク ス と し て molecular weight や ケ ン coefficent で water と の が interaction - the す る ポ リ ビ ニ ル ア ル コ ー ル を い, パ タ ー ン film の form を try み た. そ の results, cycle が マ イ ク ロ メ ー ト ル オ ー ダ ー の concentric has drifted back towards &yen; shape の carbon acid カ ル シ ウ ム bump パ タ ー の ン film forming に successful し た. The <s:1> パタ パタ and <s:1> film <s:1> light <e:1> refraction phenomenon によ and dry chromatization を show する <s:1> と と と った and った respectively った った. ま た, ポ リ ビ ニ ル ア ル コ ー ル マ ト リ ク ス の heating 処 bedding conditions や ケ ン coefficent に よ っ て, film の パ タ ー が ン cycle - the し た こ と か ら above or で あ る マ ト リ ク ス の tectonic が に crystal growth を and ぼ す こ と が points か っ た.

项目成果

加藤隆史, 藪内一博, 菅原彩絵, 岸本健史: "機能性分子集合体の構築とナノおよびマイクロ構造制御"まてりあ. 42・6. 453-456 (2003)

加藤隆、薮内一弘、菅原绫、岸本健二：“功能性分子组装体的构建以及纳米和微米结构的控制”材料42・6（2003）。

Naoya Hosoda, Ayae Sugawara, Takashi Kato: "Template Effect of Crystalline Poly(vinyl alcohol) for Selective Formation of Aragonite and Vaterite CaCO_3 Thin Films"Macromolecules. 36・17. 6449-6452 (2003)

细田直哉、菅原绫、加藤隆：“结晶聚（乙烯醇）对文石和球霰石 CaCO_3 薄膜的选择性形成的模板效应”36・17（2003）。

菅原彩絵, 加藤隆史(分担執筆): "ナノ・IT時代の分子機能材料と素子開発"エヌ・ティー・エス. 388-397 (2004)

Ayae Sukawara、Takashi Kato（撰稿人）：“纳米/IT 时代的分子功能材料和器件开发”NTS 388-397 (2004)。

Ayae Sugawara, Takashi Kato: "Calcium Carbonate/Polymer Composites : Polymorph Control for Aragonite"Composite Interfaces. (印刷中).

Ayae Sukawara、Takashi Kato：“碳酸钙/聚合物复合材料：文石的多晶型控制”复合材料界面（正在印刷中）。

Calcium Carbonate/Polymer Composites : Polymorph Control for Aragonite

碳酸钙/聚合物复合材料：文石的多晶型控制

• 发表时间: 2004
• 期刊: Composite Interfaces 11・4
• 作者: Ayae Sugawara;Takashi Kato
• 通讯作者: Takashi Kato