高分子ゲルの体積相転移を利用したエコマテリアルの開発

利用聚合物凝胶体积相变开发生态材料

• 批准号: 05855102
• 负责人: 鈴木 淳史
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 1994
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05855102/
• 关键词: エネルギー変換; 選択的分離機能; ゲルの体積相転移

本研究では、高分子ゲルの体積相転移現象を利用し、軽量高出力のエネルギ変換材料を分子設計し、環境に調和した新しいエネルギ変換システムの開発、並びに、高分子ゲルの多重相の分子識別機能を利用した分離システムの開発に関する基礎研究を行なった。各種エネルギを力学エネルギへ直接変換する機能をもつ材料、並びに水質汚濁物質の選択的分離機能をもつ材料を開発するための基礎原理を構築することを目的とし、高分子ゲルの体積相転移現象に関する研究を行ない、以下の結果を得た。1.高分子ゲルの合成 疎水性相互作用が主な引力として作用する熱応答性のゲルに、疎水性分子と陰イオンをランダムに修飾することにより準安定状態を示すゲルを合成した。このゲルは、pH変化に対して体積を30倍以上変化させることができる。修飾分子のモル分率、架橋密度が異なる幾つかのゲルを合成した。2.体積相転移の測定 溶媒組成を変化させ、ゲルの体積を倒立型位相差顕微鏡を用いて測定した。既報の相転移の実験・理論と比較し、分子修飾の効果を考察した。3.刺激応答性の測定 溶媒組成・pH・対イオン濃度の変化に伴う体積変化とキネティクスを倒立型位相差顕微鏡、ビデオカメラ、ビデオレコーダー、ビデオメジャーリングゲイジャを用いて測定した。各々の因子の膨潤曲線(体積-温度曲線)に与える影響と相転移速度について考察した。4.力学特性の評価 サブミリメーターの直径を持つ長さ数ミリの円柱形状のゲルを連続的に引っ張って、発生する応力を測定できる装置を作製した。等長下での相転移に伴う発生応力や応力緩和のキネティクスに関し、他の材料では見られないユニークな結果が得られた。5.分子認識特性の評価のための理論の構築 得られた実験結果を解析するモデルを提案した。ゲルの体積相転移現象を利用したエネルギ変換材料、並びに選択的イオン分離材料の分子設計の指針を与えた。

This study is aimed at the utilization of volume phase shift phenomenon of polymer molecules, molecular design of high output polymer materials, development of novel polymer transformation technology, and basic research on utilization of molecular recognition function of polymer molecules in multiple phases. The basic principle of the development of materials and the separation function of pollutants in water are studied. The following results are obtained. 1. Polymers are synthesized by water-based interactions, such as gravitational interactions, thermal responses, and aqueous molecules, which are modified by quasi-stable states. The pH of the solution is 30 times higher than that of the original solution. The molecular composition and bridging density of modifier molecules vary greatly. 2. Determination of volume phase shift Solvent composition change, volume inversion phase shift Microscope A comparative study of the effects of molecular modification on phase shift 3. Determination of Stimulation Responsiveness: Solvent Composition, pH, Concentration, Volume, Inverted Phase Difference Microscope, Temperature, Temperature, Temperature The expansion curve (volume-temperature curve) of each factor is related to the influence of phase shift velocity. 4. Mechanical Properties Evaluation of the diameter of the cylinder, the length of the cylinder, and the length of the cylinder. Under the same length, the phase shift is accompanied by the generation of force and the relaxation of force. 5. The theoretical construction of molecular cognitive characteristics and the analysis of results The volume phase shift phenomenon is used to generate new materials and select new molecular design guidelines for separation materials.