開放系ゲルにおける反応・拡散と構造制御

开放凝胶中的反应/扩散和结构控制

• 批准号: 10875199
• 负责人: 柴山 充弘
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10875199/
• 关键词: 開放系、; イオン架橋性ゲル; ポリビニルアルコール、; ゾルーゲル転移、; 動的光散乱、; 自律運動、; 膨潤・収縮、; 体積相転移; ゲル; 開放系; 反応拡散; 膨潤; コンプレックス; 自励振動; ポリビニルアルコール; ホウ酸イオン

開放系の科学は化学振動系や自己組織化などの研究として年々盛んになってきている。この"開放系の科学"を高分子系において具現するために、イオン架橋性ゲルを用いて、環境変化によるゲルの膨潤・収縮挙動(協同拡散)とゲル内での低分子(溶媒や低分子イオン)の自己拡散の速度差を利用して化学振動系を高分子系にて実現した。イオン架橋性ゲルとして、化学架橋したポリビニルアルコール(PVA)棒状ゲルを用い、これを一方は架橋能を持つほう酸イオン雰囲気下に置き、他方は蒸留水に接触させることで開放系を実現したところ、ほう酸イオンの拡散とともに、ゲルは膨潤と収縮を繰り返した。この過程をビデオカメラシステムにて正確に測定し、ゲルの協同拡散係数を評価した。一方、動的光散乱により振動系ゲルの拡散係数および散乱強度の時系列測定を行い、微視的観点から協同拡散現象を解析した。さらに、PVA物理架橋ゲルのゾルーゲル転移のダイナミクス、体積相転移の速度論的研究を行うことで、イオン性架橋機構の研究および膨潤・収縮のメカニズムを解明し、ゲルに於ける開放形の実現のための基礎研究を行った。この膨潤・油収縮運動達成の鍵を握るのは、ゲル中での低分子イオンの拡散(自己拡散)とゲルの膨潤・収縮の速度(協同拡散律速)の比であるが、本研究により両者が性格に評価できたと考えられる。本研究の成果は開放系において柔軟にかつ能動的に応答し、自律運動や自己組織化機能をもついわばソフトインテリジェントマテリアルとでも呼ぶべき次世代材料の開発のための基礎研究として十分意義のあるものと考えられる。

The science of open systems, chemical vibration systems, and self-organizing research are all important aspects of the science of open systems. This "science of open systems" is realized in polymer systems by utilizing the difference in the velocity of self-dispersion of low molecules (solvent and low molecules) in polymer systems due to environmental changes and bridging effects. The bridging property of the polymer is that it can be used in the form of a rod (PVA). One of the bridging properties can be used in the form of an acid solution, and the other can be used in the form of an open system. The other can be used in the form of an acid solution. This process is called the "co-dispersion coefficient" and the co-dispersion coefficient is evaluated. A dynamic light scattering system is used to analyze the scattering coefficient and scattering intensity of the light scattering system. The scattering coefficient and scattering intensity of the light scattering system are measured in the Weishi app In addition, PVA physical bridging mechanism research, expansion and contraction mechanism research, and basic research on open form realization are carried out. The key to the expansion and contraction of oil is to grasp the ratio of the low molecular weight and the speed of expansion and contraction (the speed of cooperative dispersion). The results of this study are very significant for the basic research of the development of the next generation of materials.

项目成果

T.Norisuye et al.: "Time Resolved Dynamic Light Scattering Studies on Gelation Process of Organic-Inorganic Polymer Hybrid"Macromolecules. vol.32.5. 1528-1533 (1999)

T.Norisuye 等人：“有机-无机聚合物杂化物凝胶过程的时间分辨动态光散射研究”。

M.Shibayama et al.: "Dynamics of Probe Particles Trapped in Polymer Solutions and in Polymer Gels"Macromolecules. vol.32.21. 7086-7092 (1999)

M.Shibayama 等人：“聚合物溶液和聚合物凝胶中捕获的探针颗粒的动力学”大分子。

F. Ikkai, etal.: "Static Inhomogeneities in Thermoreversible Physical Gels"Phys. Rev. Lett.. vol. 82.24. 4946-4949 (1999)

F. Ikkai 等人：“热可逆物理凝胶中的静态不均匀性”Phys。

H.Hirose et al.: "Kinetics of Volume Phase Transition in Poly(N-isopropylacrylamide-co-acrylic acid) Gels"Macromolecules. vol.31.16. 5336-5342 (1998)

H.Hirose等人：“聚(N-异丙基丙烯酰胺-共-丙烯酸)凝胶中体积相变的动力学”大分子。