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高分子と炭酸カルシウムの高次積層化によるバイオミネラル型有機/無機複合体の構築

聚合物与碳酸钙高阶层合构建生物矿物型有机/无机复合材料

基本信息

批准号：
10875188
负责人：
加藤隆史
金额：
$ 1.34万
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：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

自然界における真珠や貝殻などのバイオミネラルにおいては,無機結晶と生体高分子が精緻な積層構造を形成し,これが強靭さや独特の光沢を発現している。このようなナノレベルでの精密構造を人工的に構築できれば,環境低負荷の新しい高性能/高機能材料が得られると考えられる。本研究においては,天然高分子のキチンやキトサンの薄膜あるいは繊維上に,炭酸カルシウム飽和水溶液から,均一な炭酸カルシウム薄膜を形成させ,有機高分子/無機複合薄膜を作製することに成功した。形成する無機薄膜の均一な厚みは,条件により0.6μmから1.0μmまでに制御することができた。すなわち,炭酸カルシウム水溶液中に,ポリアクリル酸・ポリアスパラギン酸などのカルボキシル基含有高分子がある一定濃度存在する場合,カルボキシル基と相互作用可能な官能基を有する高分子固体マトリクス上に炭酸カルシウムの薄膜が形成することを見出した。さらに,高分子と炭酸カルシウム薄膜の形成を交互に行うことにより,積層した有機/無機薄膜を作製できた。炭酸カルシウムには,カルサイト・アラゴナイト・バテライトの三種の結晶形(多形)があるが,天然真珠を構成しているのはアラゴナイトである。このアラゴナイトは人工的に形成させるのは最も困難である。先に述べた薄膜形成系においても,得られたのはカルサイトとバテライトの薄膜のみであった。しかし,さらにマグネシウムイオンを添加することで,アラゴナイトの薄膜を形成することにも成功した。生体から抽出したタンパク質ではなく,このような単純な高分子や無機イオンの相互作用で,多形が制御された炭酸カルシウムの薄膜が形成した例はなく,新しいマテリアルの構築手法として意義が大きいと考えている。

In the natural world, inorganic crystals and biological polymers form delicate laminated structures, which are strong and unique in light. The precision structure of the new high performance/high functional materials with low environmental load is also considered. In this study, natural polymer thin films were successfully prepared from saturated aqueous solution of carbon acid and homogeneous carbon acid thin films. The uniform thickness of the inorganic thin film can be formed under the condition of 0.6μm to 1.0μm. In aqueous solutions of carbonic acid, the group of carbonic acid contains a polymer. When a certain concentration is present, the group of carbonic acid may interact with the functional group of the polymer solid and form a thin film of carbonic acid. In addition, the formation of polymer and carbonic acid films interacts with each other, and laminated organic/inorganic films are produced. Carbon acid is composed of three crystalline forms (polymorphic) and natural pearls. The most difficult thing to do is to create an artificial environment. The film was formed in the first place, and the film was formed in the second place The film was successfully formed by adding the film to the film. The interaction of organic and inorganic molecules to form a thin film of carbon dioxide was studied.