ラメラ層を有するゲルを用いた、異方的イオン伝導体および光バイオ電池の設計と創成

使用层状凝胶设计和创建各向异性离子导体和光生物电池

• 批准号: 15F15043
• 负责人: グン 剣萍
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-11-09 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15043/
• 关键词: ゲル; 合成二分子膜; ラメラ構造; イオン伝導; 異方性; チャネル; イオン液体

当研究室では、柔軟なポリアクリルアミドゲルに人工二分子膜PDGIのラメラ構造体を組み込むことにより鮮やかな構造色を発するPDGI/PAAmゲルを創製しており、本研究ではその更なる機能化に取り組んでいる。本年度はまず、真珠層を模倣し、PDGI/PAAmゲルからの溶媒の除去による強靭化を試みた。真珠層は、主にタンパク質による有機層と主に硬いミネラルによる無機層の積層体であり、非常に破壊に対する抵抗力が高い複合材料である。本PDGI/PAAmゲルはPDGIとPAAmからなる積層構造を有しており、PAAmゲル層を乾燥させることで真珠層に類似の強靭な積層体を得られるのではないかと期待した。PDGI/PAAmを徐々に脱水していくと、含水率60%を境に、引張試験において降伏挙動が見られるようになった。これは、含水率40%を境に物性が変化するPAAmゲルとは異なる挙動である。この異なる含水率における降伏挙動の開始は、PDGI/PAAm界面において、PAAmがPDGIに強く吸着していることから説明可能である。また、溶媒を完全に取り除いたPDGI/PAAmゲルは柔軟かつ強靭であることが予備的に示唆された。これは、乾燥したPAAmゲルが硬くて脆く、簡単に割れてしまうのとは対照的である。今後、乾燥したゲルについて詳細な力学物性などを測定する計画である。次いで、構造色に角度依存性のないPDGI/PAAmゲルを創製した。PDGI/PAAmゲルは層間で反射する光の干渉により鮮やかな構造色を示すが、シート状のゲルの場合、その（干渉する光が感じる）層間隔は観察角度に依存するため、観察角度によって構造色が異なるという欠点があった。そこで本研究では、ゲル内でPDGI二分子膜を多層チューブ状に制御することによって、どの角度から見ても構造色が一様であるPDGI/PAAmゲルの開発に成功した。これは、PDGI層がチューブ状であることにより、光の反射がPDGI層の法線方向に対して対称に発生するからである。

When the PDGI/PAAm structure of artificial bilayer membrane is assembled in the laboratory, the PDGI/PAAm structure of soft bilayer membrane is assembled in the laboratory, and the PDGI/PAAm structure of fresh bilayer membrane is developed in the laboratory, and the functional structure of PDGI/PAAm is assembled in the laboratory. This year's test for toughness and solvent removal of PDGI/PAAm The composite material has a high resistance to corrosion due to the high resistance of the inorganic layer and the hard layer. This PDGI/PAAm layer has been dried, and this PAAm layer has been dried. PDGI/PAAm water content 60% water content The water content is 40%. The difference in moisture content between PDGI/PAAm interface and PAAm interface indicates that PDGI/PAAm must be soft and strong. This is a very dry, very fragile, very simple, very sensitive, very sensitive. In the future, the drying process should be carried out in detail, and the mechanical properties should be measured in the plan. Second, structural color angle dependency and PDGI/PAAm are created. PDGI/PAAm: Inter-layer reflection of light, structural color, and other conditions. Inter-layer separation depends on the observation angle, structural color, and other conditions. In this study, PDGI/PAAm films were successfully developed in the form of multilayer films. The PDGI layer is formed in the normal direction of the PDGI layer

项目成果

Supramolecular hydrogels with multi-cylindrical lamellar bilayers: Swelling-induced contraction and anisotropic molecular diffusion

• DOI: 10.1016/j.polymer.2017.01.038
• 发表时间: 2017-10-16
• 期刊: POLYMER
• 影响因子: 4.6
• 作者: Mito, Kei;Haque, Md. Anamul;Gong, Jian Ping
• 通讯作者: Gong, Jian Ping

多彩な構造色を有する二分子膜ゲルの構造精密制御と配向分析

各种结构色双层凝胶的精确结构控制和取向分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Hsu;Li-Ta;Gu;Y.;Kamijo S.,;井上あかね
• 通讯作者: 井上あかね

Amphiphilic Surfactant Monomer to Fabricate High Functional Hydrogel

两亲性表面活性剂单体制备高功能水凝胶

• 发表时间: 2016
• 作者: Md. Amanul Haque;Kei Mito;Kurokawa Takayuki;Tasuku Nakajima;Takayuki Nonoyama;Jian Ping Gong
• 通讯作者: Jian Ping Gong

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Multi-cylinder bilayer hydrogels : Synthesis and characterization of their unique anisotropic properties

多圆柱双层水凝胶：其独特的各向异性特性的合成和表征

• 发表时间: 2016
• 作者: Kei Mito;Xufeng Li;Md. Anamul Haque;Takayuki Nonoyama;Tasuku Nakajima;Takayuki Kurokawa;Jian Ping Gong
• 通讯作者: Jian Ping Gong