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分子ネックレスのスライディング挙動と環境材料の動的力学物性の解明

阐明分子链的滑动行为和环境材料的动态力学性能

基本信息

批准号：
09J07290
负责人：
眞弓皓一
金额：
$ 1.79万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for 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

ポリロタキサンの架橋体である環動ゲルの力学物性について実験・理論の両面から研究を進めた。架橋密度の異なる環動ゲルの一軸伸長試験を行った結果、弾性率が架橋密度に対して線形に増加したあと、高架橋密度領域では弾性率が減少することが分かった。この弾性率の架橋密度依存性は通常の古典ゴム弾性理論では説明ができない。そこで、高分子鎖の形態エントロピーに加えて軸高分子上をスライドする環状分子の配置エントロピーを考慮した分子論モデルを考案した。その結果、低架橋密度領域では高分子鎖のエントロピー弾性によって弾性率は架橋密度に対してほぼ線形に増加するが、高架橋密度領域では環状分子由来のエントロピー弾性が支配的となるため、架橋密度の増加に伴って弾性率が減少することが分かった。以上の結果は、環状分子のエントロピーが環動ゲルの力学物性に影響を及ぼすことを明らかにした初めての研究成果である。さらに、環状分子のエントロピー弾性を取り入れた分子論モデルを用いて、非線形領域における応力伸長曲線を計算した。その結果、架橋点間の軸高分子を覆う未架橋環状分子の被覆率に応じて応力伸長曲線が大きく変化することが分かった。つまり、架橋点間の環状分子被覆率が高い場合は、高分子鎖が架橋点をスライドすることができず、通常の固定架橋点ゲルと同様のS字型の応力伸長曲線となる。一方、環状分子の被覆率が低いときは、軸高分子が架橋点を自由にスライドできるため、高分子鎖の伸び切り効果が緩和されJ字型の応力伸長曲線を示す。大変形領域における力学物性を理解するうえでも、環状分子の配列エントロピーが重要でることが明らかとなった。

The study of mechanical properties of the bridge body of the ring is carried out in the theoretical field. The bridge density is different from the circular motion and the axial elongation test results. The performance ratio is increased according to the linear shape. The performance ratio is decreased according to the viaduct density. The bridge density dependence of the property ratio is usually explained by the classical property theory. The configuration of cyclic molecules on polymer chains is considered in molecular theory. As a result, in the area of low bridge density, the polymer chain is characterized by an increase in the linear bridge density, and in the area of viaduct density, a decrease in the cyclic molecular chain is characterized by an increase in the bridge density and a decrease in the linear bridge density. These results are the first research results on the influence of cyclic molecules on mechanical properties of cyclic molecules. In addition, the cyclic molecules are used to calculate the force elongation curve of the non-linear domain. As a result, the axial polymer between the bridging points covers the unbridged cyclic molecule. When the molecular coverage ratio of the ring between the bridging points is high, the polymer locks the bridging points, and the usual fixed bridging points are the same as the S-shaped force elongation curve. The coverage ratio of a square and a ring molecule is low, and the axial polymer is free from bridging points. The tensile strength of the polymer chain is relaxed. The J-shaped tensile strength curve is shown. The understanding of mechanical properties in large areas and the arrangement of cyclic molecules are important.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

中性子スピンエコー法によるポリロタキサンの動的性質に関する研究

中子自旋回波法研究聚轮烷动态特性

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoo;J.;高阪章;Seiichiro YONEKURA;平田聡;遠藤仁
通讯作者：
遠藤仁

Structure of Polyrotaxane in Solutions Studied by Contrast Variation Small-Angle Neutron Scattering

对比度变化小角中子散射研究溶液中聚轮烷的结构

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
Koichi Mayumi;Hitoshi Endo;Michihiro Nagao;Hideaki Yokoyama;Michael Monkenbusch;Jurgen Allegaier;Vitaliy Pipich;Olaf Holderer;Dieter Richter;Mitsuhiro Shibayama;Kohzo Ito
通讯作者：
Kohzo Ito

ブロックコポリマーを主軸とするポリロタキサンのミクロ相分離

基于嵌段共聚物的聚轮烷的微相分离