ポリマーエアロゲルプロセス論の構築と汎用透明エアロゲルプロセスへの挑戦

本研究では、次世代の高性能断熱材、吸着材各種光学材料への応用が期待されるポリマー系エアロゲル材料について、製造プロセスと微細構造の関係を理解し、とくに、光散乱（透明性）を左右するナノ構造制御法の確立に取り組む。そのうえで、ポリマー素材を限定せずに透明性のあるエアロゲル材料を作るための指針の構築を目指している。この目的を達成するため、①モデルとなる材料系を選定しゲル形成プロセスを探究、②エアロゲルに関する文献情報からのデータ駆動アプローチ、のふたつの課題を設定し、それぞれ並行して取り組んだ。課題①では、モデル材料となる有機・無機ハイブリッド系を選定した。また、とくに有機側の系について、複数のバイオポリマー系に適用できるようなエアロゲル作製プロセスを確立した。このプロセスを用いて、いくつかの有機・無機材料の組み合わせに基づき、新規素材からなるエアロゲル材料を発明した。さらに、当該材料の構造と機能を詳細に探究したところ、既報のエアロゲル材料では実現できない機能を発現することを明らかにした。課題②では、エアロゲルに関する文献データベースの構築を進めた。エアロゲル関連材料の既報文献を網羅的に収集したうえで、ポリマー系、無機系、ハイブリッド系、カーボン系等の素材による一次分類に取り組み、分類作業をルーチン化した整理手法を構築した。この手法を用い、データベースの基本となる約20000件の文献を含むリストを構築した。

本研究では、次世代の高性能断熱材、吸着材各種光学材料への応用が期待されるポリマー系エアロゲル材料について、製造プロセスと微細構造の関係を理解し、とくに、光散乱（透明性）を左右するナノ構造制御法の確立に取り組む。そのうえで、ポリマー素材を限定せずに透明性のあるエアロゲル材料を作るための指針の構築を目指している。この目的を達成するため、①モデルとなる材料系を選定しゲル形成プロセスを探究、②エアロゲルに関する文献情報からのデータ駆動アプローチ、のふたつの課題を設定し、それぞれ並行して取り組んだ。課題①では、モデル材料となる有機・無機ハイブリッド系を選定した。また、とくに有機側の系について、複数のバイオポリマー系に適用できるようなエアロゲル作製プロセスを確立した。このプロセスを用いて、いくつかの有機・無機材料の組み合わせに基づき、新規素材からなるエアロゲル材料を発明した。さらに、当該材料の構造と機能を詳細に探究したところ、既報のエアロゲル材料では実現できない機能を発現することを明らかにした。課題②では、エアロゲルに関する文献データベースの構築を進めた。エアロゲル関連材料の既報文献を網羅的に収集したうえで、ポリマー系、無機系、ハイブリッド系、カーボン系等の素材による一次分類に取り組み、分類作業をルーチン化した整理手法を構築した。この手法を用い、データベースの基本となる約20000件の文献を含むリストを構築した。