MPS/PNIPA複合ゲルの系では、３次元bi-continuous孔を有するMPSがヒドロゲルの 強化のための有効なフィラーとなることが明らかとなった。一方、1次元チャネルを有 する MPS系では良い特性のゲルが得られなかったことから、MPSのトポロジーが重要 な役割を果たしていることを明らかにした。このようにMPSをゲル材料の補強に用い るという新しい応用を開拓し、トポロジー制御による物性最適化という指針を明確にし た本研究は、機能材料設計のために重要である。ゲルの複合化組成の最適化やより小さ い粒子サイズをもつMPSの使用することによって、さらに向上した特性を有するハイ ブリッドゲルの合成が可能になると考えられる。一方、MPS を貫通したポリマー鎖の 状態について詳細は不明な部分も多い。しかし本系はメソ孔と高分子の相互作用につい ての知見を得るためのモデル系としても有用で、今後、多種多様な構造や孔径を持つメ ソ孔材料を用いた研究展開が期待され、学術的にも重要な系が構築できたと考えている。
無機ナノシート液晶と PNIPA 複合ゲルの系では、ガンマ線重合架橋反応を利用する ことで、構造と特性に異方性を有し、ガンマ線によりゲルの機械的特性を線量によって 容易に制御でき、化学架橋剤を用いて合成したゲルよりも優れた機械的強度を持つゲル が得られた。ガンマ線の高い透過力により非常に簡単にゲルが合成できるため、今後、
配向制御のために電場や磁場の使用、複雑な形状や大型なゲルの合成にも発展可能と考 えられる。ガンマ線によるゲル合成では一般に、不純物がなく、架橋点の分布が均一な ゲルが得られるため、物性最適化だけでなく、詳細な物性／構造解析にも適している。
今回、ナノシート液晶との複合ゲル合成に本手法を適用できたことで、複合ゲルの基礎 的な研究の発展の手助けともなる。
以上のように、本論文では、これまでほとんど検討されていなかった、MPS またはナ ノシートというナノ構造無機物質と高分子ゲルの複合化を、放射線重合・架橋という新 しい手法も用いて実現できることを明らかにした。得られた複合ゲルは、異方性や優れ た機械的強度など、新規材料としての特徴的な性質を有しており、医用材料やアクチュ エーターゲル、発電デバイス用ゲル、ドラッグデリバリーシステムなど、幅広い応用分 野に寄与できるものと考えられる。
[業 績 リ ス ト]
・ 本 論 文 に 関 連 す る 論 文
(1) “Synthesis of Anisotropic Poly(N-isopropylacrylamide) / Inorganic-Nanosheets Composite Gels by γ-Radiation-Induced Polymerization and Crosslinking”
J. Nanosci. Nanotechnol., 2016, vol.16, No.9, 9231-9237
Kotaro Shimasaki, Tetsuya Yamaki, Shin-ichi Sawada, Akihiro Hiroki, Yasunari Maekawa and Nobuyoshi Miyamoto
(2) “Mesoporous Silica Particles as Topologically Crosslinking Fillers for Poly(N-isopropylarylamide) Hydrogels”
Chem. Eur. J., 2014, vol. 20, No. 46, 14955-14958
Nobuyoshi Miyamoto, Kotaro Shimasaki, Kosuke Yamamoto, Morio Shintate, Yuichiro Kamachi, Bishnu Prasad Bastakoti, Norio Suzuki, Ryuhei Motokawa and Yusuke Yamauchi
・本論文に関連しない論文
(3) “Aerosol-Assisted Synthesis of Nanoporous Silica / Titania Nanoparticles Composites and Investigation of Their Photocatalytic Properties”
J. Nanosci. Nanotechnol., 2011, vol.11, No.4, 3256-3264
Kotaro Shimasaki, Norihiro Suzuki, Nobuyoshi Miyamoto and Yusuke Yamauchi
(4) “Exfoliated Nanosheets of Layered perovskite KCa2 Nb3O10 as an Inorganic Liquid Crystal”
Chem. Asian. J., 2011, vol.6, No. 11, 2936-2939
Nobuyoshi Miyamoto, Shinya Yamamoto, Kotaro Shimasaki, Keigo Harada and Yusuke Yamauchi
(5) “Synthesis of mesoporous Nb2O5 with crystalline walls and investigation of their photocatalytic activity”
J. Ceram. Soc. Jpn, 2011, vol.119, No. 4, 405-4011
Noriihiro Suzuki, Taimur Athar, Yu-Tzu Huang, Kotaro Shimasaki, Nobuyoshi Miyamoto, and Yusuke Yamauchi
(6) “Hybridization of Photoactive Titania Nanoparticles with Mesoporous Silica Nanoparticles and Investigation of Their Photocatalytic Activity”
Bull. Chem. Soc. Jpn., 2011, vol.84, No.7, 812-817
Norihiro Suzuki, Xiangfen Jiang, Logudurai Radhakrishnan, Kimiko Takai, Kotaro Shimasaki, Yu-Tzu Huang, Nobuyoshi Miyamoto and Yusuke Yamauchi
(7) “Synthesis of Mesoporous Titania Nanoparticles with Anatase Frameworks and Investigation of Their Photocatalytic Performance”
J. Nanosci. Nanotechnol., 2012, vol.12, No.6, 4502-4507
Mohamed B. Zakaria, Norihiro Suzuki, Kotaro Shimasaki, Nobuyoshi Miyamoto, Yu-Tzu Huang and Yusuke Yamauchi