Study on the toughening mechanism of double network gels by mechanochemistry

双网络凝胶的机械力化学增韧机理研究

基本信息

  • 批准号:
    17J09290
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.34万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2017-04-26 至 2019-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究課題の目的は、強靭な「ダブルネットワークゲル(DNゲル)」の強靭化メカニズムの解明である。DNゲルは90%程度の水を含みながらも一種の工業ゴムに匹敵する強靭性を示す、ユニークな強靭材料である。この強靭化の仕組みを解明することが本研究の目標である。DNゲルの強靭化メカニズムは、DNゲルの変形に伴うゲル内部の高分子鎖の切断に由来することが言われてきた。これを正確に理解するためには、DNゲル中で高分子鎖がどのくらいの量、どのような範囲で、切断されているかを知る必要がある。そこで本研究課題では、DNゲル中の高分子鎖の切断現象を化学的手法で検出し、定量評価およびその空間的分布の評価を行った。用いた基盤技術は、高分子鎖が破断した際に生じる「破断ラジカル」を利用した鉄の酸化反応およびラジカル重合反応である。高分子鎖の切断による化学反応は古くから知られているが、これをDNゲルに適用した研究はこれまでになかった。そこで、本研究課題ではまず、この基盤技術の確立を目指して研究を行った。当該年度は、これまで得られた知見を基に学術論文執筆を行い、当該基盤技術を学術界に認めさせ、全世界に公表することに注力した。研究過程において、当該技術はDNゲルの破壊機構の解明のみならず、力学負荷を受けて諸物性が向上する新しい概念の材料開発にも応用可能であることが見出された。そこで、「力学負荷を受けて成長するゲル」というコンセプトで価値提案を行い、Science誌上で論文が公開された。また、本技術を用いたDNゲルの破壊機構解明の研究も進捗している。き裂周辺で高分子破断が生じた部位を標識化し顕微鏡を用いてミクロスケールで観察することで、き裂周辺の高分子鎖破断の空間的分布の定量的な評価に成功した。本成果はDNゲルの強靭化の本質をミクロスケールで実験的に示す画期的方法である。こちらは現在論文執筆中である。
The objective of this research project is to 靭 and strongly 靭な "ダブ ダブ ネットワ ネットワ ゲ ゲ ゲ (DNゲ <e:1>)" to strongly 靭 and メカニズム to explain である. DN ゲ ル は の を water containing 90% degree み な が ら も a の industrial ゴ ム に match す る strong 靭 を す, ユ ニ ー ク な strong 靭 material で あ る. The <s:1> 靭 strong 靭 group みを explains する とが とが the objective of this study is である. DN ゲ ル の strong 靭 メ カ ニ ズ ム は, DN ゲ ル の - shaped に with う ゲ ル internal の polymer lock の cut に origin す る こ と が said わ れ て き た. こ れ を correct understanding に す る た め に は, DN ゲ ル で polymer in lock が ど の く ら い の amount, ど の よ う な van 囲 で, cutting さ れ て い る か を know る necessary が あ る. そ こ で this research topic で は, DN ゲ ル の polymer lock の cut off phenomenon を chemical methods で 検 し, quantitative evaluation of 価 お よ び そ の space distribution of の review 価 を line っ た. Use い た は base plate technology, polymer broken lock が し た interstate に raw じ る "breaking ラ ジ カ ル" を using し た iron objects の acidification anti 応 お よ び ラ ジ カ ル overlap reverse 応 で あ る. Polymer lock の cut に よ る chemical anti 応 は ancient く か ら know ら れ て い る が, こ れ を DN ゲ ル に applicable し た research は こ れ ま で に な か っ た. Youdaoplaceholder0 で で で, the research topic of this study is で で まず まず, the <s:1> base disk technology <e:1> is established を, the objective is to conduct <s:1> て research on the を field った. When the annual は, こ れ ま で have ら れ た knowledge を base に academic theses authored を line い に を academia, when the base plate technology to recognize め さ せ, the world に table す る こ と に note force し た. Research process に お い て, when the technology は DN ゲ ル の broken 壊 institutions の interpret の み な ら ず, mechanical load を け て the property が upward す る new し い concept の materials open 発 に も 応 may use で あ る こ と が shows さ れ た. そ こ で, mechanical load を "け て growth す る ゲ ル" と い う コ ン セ プ ト で 価 numerical を い, proposed the Science volunteers が で paper on public さ れ た. Youdaoplaceholder0, this technology を uses the また たDNゲ ゲ <s:1> 壊 breaking the 壊 institution to explain the <s:1> research <s:1> progress 捗 て て る る る る る る る. き crack weeks 辺 で polymer breaking が raw じ た parts を identity change し 顕 micromirror を with い て ミ ク ロ ス ケ ー ル で す was 観 る こ と で, き weeks 辺 の polymer lock breaking の の な of quantitative evaluation of the distribution of space 価 に successful し た. This achievement is a に demonstration す method of <s:1> DNゲ <s:1> strongly 靭 <s:1> essence を を <s:1> ロスケ <s:1> で で で で experiment である である. Youdaoplaceholder0 ちら is currently in the process of writing である.

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)
Autonomous Mechanical Remodelling of Double Network Hydrogels
双网络水凝胶的自主机械重塑
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    池田知之;伊香賀俊治;伊藤真紀;浅倉弘尭;小野万里;馬淵勝之;麻生菜摘;光本ゆり;大政 健史;Jian Ping Gong
  • 通讯作者:
    Jian Ping Gong
高分子鎖破断が誘起する化学反応:ダブルネットワークゲルの新展開
聚合物链断裂引发的化学反应:双网络凝胶的新进展
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松田昂大;川上るな;難波遼;中島祐;グン剣萍
  • 通讯作者:
    グン剣萍
Duke University(米国)
杜克大学(美国)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
メカノケミカル重合反応によるDNゲルの自己強靭化
机械化学聚合反应自增韧DN凝胶
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    難波遼;松田昂大;中島祐;野々山貴行;黒川孝幸;グン剣萍
  • 通讯作者:
    グン剣萍
変形誘起重合反応による「鍛えると成長する」ダブルネットワークゲル
通过变形诱导聚合反应“训练时生长”的双网络凝胶
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中島祐;松田昂大;難波遼;グン剣萍
  • 通讯作者:
    グン剣萍
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松田 昂大其他文献

力学刺激が誘起するDNゲルの機能転換:内部破壊が鍵となる高分子鎖破断ラジカルの活用
机械刺激诱导DN凝胶的功能转变:利用聚合物断链自由基,其内部破坏是关键
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    齊藤友理;石野雄己;向井康治朗;荒木伸一;田口友彦;新井洋由;松田 昂大
  • 通讯作者:
    松田 昂大
Self-Growing Hydrogels Inspired by Biological Metabolism
受生物代谢启发的自生长水凝胶
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    印出井 努;松田 昂大;中島 祐;高橋 由葵子;Tatiana B. Kouznetsova;Michael Rubinstein;Stephen L. Craig;グン 剣萍;Tasuku Nakajima
  • 通讯作者:
    Tasuku Nakajima
破断誘起ラジカル重合によって強靭化・機能化するゲル
通过断裂引发的自由基聚合,凝胶变得更坚韧、功能更强
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    中島 祐;松田 昂大;並木 昇太郎;グン 剣萍
  • 通讯作者:
    グン 剣萍
Extraction of polymer chain's force-extension relation from stress-strain relation of polymer network
从聚合物网络的应力-应变关系中提取聚合物链的力-伸长关系
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    印出井 努;松田 昂大;中島 祐;高橋 由葵子;Tatiana B. Kouznetsova;Michael Rubinstein;Stephen L. Craig;グン 剣萍
  • 通讯作者:
    グン 剣萍

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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 1.34万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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