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分子配向集積化による多糖系高分子ナノ複合界面の構造構築と機能創出

通过分子取向集成进行多糖基聚合物纳米复合材料界面的结构构建和功能创建

基本信息

批准号：
09J02512
负责人：
横田慎吾
金额：
$ 3.84万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、表面開始リビングラジカル重合法によって得られる「濃厚ポリマーブラシ」に関して、糖鎖などの生体機能分子との複合化を見据えて、そのプラットフォームとして期待できる高分子電解質の高密度グラフト化を目指している。前年度は電解質型濃厚ポリマーブラシの合成について検討したが、本年度は、ブラシの表面物性(膨潤、摩擦特性)について詳細に検討した。有機テルル化合物媒介リビングラジカル重合法をグラフト重合に応用して創製した高密度ポリメタクリル酸(PMAA)ブラシ(グラフト密度:ca.0.32chains/nm^2)について、原子間力顕微鏡(AFM)コロイドプローブ法によって、その水膨潤特性を検討した。その結果、0.1 M NaCl水溶液中ではグラフト鎖が伸びきり鎖長の90%近くも伸張していることが明らかとなった。次に、AFMを用いたマイクロトライボロジー測定を行った。対向させたブラシ間の摩擦係数(μ)の速度依存性について解析したところ、良溶媒中でのPMAAブラシ間の潤滑機構は、高ずり速度領域で発現する流体潤滑と低ずり速度領域における境界潤滑とに大別された。0.1 M NaCl水溶液中においては、μ値やそのずり速度依存性が中性ブラシと類似していた。本系では、塩添加によって解離性官能基の効果が遮蔽され、中性ブラシと同様のメカニズムで低摩擦化が達成されたと考えている(ポリマーセグメント由来の高い浸透圧、高度に伸張したコンフォメーション)。一方で、高pH条件においては、超低摩擦特性(μ～10＾<-5>)が見出された。すなわち、対イオンの浸透圧効果によって、ブラシ内のグラフト鎖のより高度な伸張とブラシ表面間相相互作用のさらなる抑制が達成されたと考えられる。以上の結果は、これまで未知であった低摩擦特性などの「濃厚ブラシ効果」に対する静電相互作用の寄与を明らかにする基礎知見であるが、今後展開が期待される濃厚ブラシの機能化の観点からも有用な知見であると考えられる。

In this study, the surface of polymer electrolyte is expected to increase the density of polymer electrolyte by increasing the density of polymer electrolyte. In the previous year, the electrolyte type of thick film was synthesized, and in this year, the surface properties (swelling and friction characteristics) of film were discussed in detail. Organic compound media for the synthesis of organic compounds, such as PMAA (high density), atomic force microscopy (AFM), and water swelling properties were investigated. The results show that in 0.1 M NaCl aqueous solution, the lock length is 90%. The second is AFM. The speed dependence of friction coefficient (μ) in the opposite direction is analyzed. The lubrication mechanism of PMAA in the good solvent is analyzed. The fluid lubrication occurs in the high speed field. The lubrication mechanism in the low speed field is analyzed. 0.1 M NaCl aqueous solution is neutral and similar in velocity dependence. This system adds dissociative functional groups to achieve low friction and high permeability. In one direction, under high pH conditions, ultra-low friction characteristics (μ~10^<-5>) are observed. The effect of saturation and phase change on the surface of the polymer is studied. These results are based on the knowledge of electrostatic interaction and the understanding of low friction characteristics, and are expected to be developed in the future.