透明高分子 透明高分子 透明高分子
透明高分子 / / / / シリカナノ シリカナノ シリカナノ シリカナノ 粒子 粒子 粒子 粒子 ハイブリッド
ハイブリッド ハイブリッド
ハイブリッド の の の の 調製 調製 調製 調製
Preparation of Transparent Polymer/
Silica Nanoparticle Hybrid
平成 平成 平成
平成 26 年 年 年 年 9 月 月 月 月
只野 只野 只野
只野 剛 剛 剛 剛
1 目 目 目 目 次 次 次 次
第 第 第
第 1 1 1 1 章 章 章 章 序 論 序 論 序 論 序 論 ............................................... ............................................... ............................................... ................................................... .... ..... .... . .. . . . . 5 1.1 背 景 背 景 背 景 背 景 ............................... ............................... ............................... ................................. .. ....... .. ..... ...................... ..... ................. ................. ................. 6
1.1.1 粒 子 粒 子 粒 子 粒 子 の の の の 分 散 分 散 分 散 - 分 散 - - 凝 集 - 凝 集 凝 集 に 凝 集 に に 関 に 関 関 す る 関 す る す る 研 究 す る 研 究 研 究 研 究 1.1.2 DLVO 理 論 理 論 理 論 理 論
1.1.3 粒 子 間 距 離 粒 子 間 距 離 粒 子 間 距 離 粒 子 間 距 離 1.1.4 枯 渇 効 果 枯 渇 効 果 枯 渇 効 果 枯 渇 効 果
1.1.5 そ の そ の そ の そ の 他 他 他 他 の の の 相 互 作 用 の 相 互 作 用 相 互 作 用 相 互 作 用 1.1.6 高 分 子 溶 液 論 高 分 子 溶 液 論 高 分 子 溶 液 論 高 分 子 溶 液 論
1.1.7 高 分 子 溶 液 高 分 子 溶 液 高 分 子 溶 液 高 分 子 溶 液 、 、 、 ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン 、 ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン の ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン の の の 評 価 評 価 評 価 評 価
1.2 高 分 子 高 分 子 高 分 子 高 分 子 / / / ナ ノ / ナ ノ ナ ノ 粒 子 ナ ノ 粒 子 粒 子 ハ イ ブ リ ッ ド 粒 子 ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド 材 料 ハ イ ブ リ ッ ド 材 料 材 料 に 材 料 に に に 関 関 関 関 す る す る す る す る 研 究 研 究 研 究 研 究 と と と と 課 題 課 題 課 題 課 題 ........ ........ ........ ........ 26 1.3 本 研 究 本 研 究 本 研 究 本 研 究 の の の 目 的 の 目 的 目 的 .............................................. 目 的 .............................................. .............................................. .............................................. 28 参 考 文 献
参 考 文 献 参 考 文 献 参 考 文 献
第 第 第
第 2 2 2 2 章 章 章 章 ポ リ メ タ ク リ ル ポ リ メ タ ク リ ル ポ リ メ タ ク リ ル ポ リ メ タ ク リ ル 酸 酸 酸 酸 メ チ ル メ チ ル メ チ ル メ チ ル / / / / シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ 粒 子 シ リ カ ナ ノ 粒 子 粒 子 に よ る 粒 子 に よ る に よ る に よ る ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン
サ ス ペ ン シ ョ ン サ ス ペ ン シ ョ ン
サ ス ペ ン シ ョ ン の の の の 調 製 調 製 調 製 調 製 ..................................... ..................................... ..................................... ..................................... 33 2.1 緒 言 緒 言 緒 言 緒 言 ...................................................... ...................................................... ...................................................... ...................................................... 34 2.2 実 験 実 験 実 験 実 験 ...................................................... ...................................................... ...................................................... ...................................................... 36 2.2.1 試 料 試 料 試 料 試 料
2.2.2 ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン の の の 調 製 の 調 製 調 製 調 製 2.2.3 シ リ カ シ リ カ シ リ カ シ リ カ 分 散 性 分 散 性 分 散 性 分 散 性 の の の 評 価 の 評 価 評 価 評 価
2.3 結 果 結 果 結 果 結 果 お よ び お よ び お よ び お よ び 考 察 考 察 考 察 ............................................ 考 察 ............................................ ............................................ ............................................ 41 2.3.1 シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 の 粒 子 の の 凝 集 の 凝 集 凝 集 と 凝 集 と と 臨 界 と 臨 界 臨 界 ポ リ マ ー 臨 界 ポ リ マ ー ポ リ マ ー 濃 度 ポ リ マ ー 濃 度 濃 度 濃 度 ( ( ( ( C* ) ) ) )
2.3.2 C* の の の の シ リ カ シ リ カ シ リ カ シ リ カ 濃 度 依 存 性 濃 度 依 存 性 濃 度 依 存 性 濃 度 依 存 性
2.3.3 C* の の の の 多 分 散 多 分 散 多 分 散 多 分 散 PMMA 濃 度 濃 度 お よ び 濃 度 濃 度 お よ び お よ び お よ び 分 子 量 依 存 性 分 子 量 依 存 性 分 子 量 依 存 性 分 子 量 依 存 性 2.3.4 C 0 * の の の の 推 算 結 果 推 算 結 果 推 算 結 果 と 推 算 結 果 と と 実 験 値 と 実 験 値 実 験 値 実 験 値 C* と の と の と の と の 比 較 比 較 比 較 比 較
2.3.5 C* の の の の 単 分 散 単 分 散 単 分 散 単 分 散 PMMA 濃 度 濃 度 お よ び 濃 度 濃 度 お よ び お よ び お よ び 分 子 量 依 存 性 分 子 量 依 存 性 分 子 量 依 存 性 分 子 量 依 存 性
2
2.3.6 ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン に お け る に お け る に お け る 新 に お け る 新 新 新 し い し い し い し い 分 散
分 散 分 散
分 散 - - - - 凝 集 転 移 機 構 凝 集 転 移 機 構 凝 集 転 移 機 構 凝 集 転 移 機 構
2.4 結 言 結 言 結 言 結 言 .................................... .................................... .................................... ...................................................... .................. .................. .................. 56 参 考 文 献
参 考 文 献 参 考 文 献 参 考 文 献
第 第 第
第 3 3 3 3 章 章 章 章 ポ リ メ タ ク リ ル ポ リ メ タ ク リ ル ポ リ メ タ ク リ ル ポ リ メ タ ク リ ル 酸 酸 酸 酸 メ チ ル メ チ ル メ チ ル メ チ ル / / / / シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ 粒 子 シ リ カ ナ ノ 粒 子 粒 子 に よ る 粒 子 に よ る に よ る に よ る 透 明 透 明 透 明 透 明 ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム
ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム
ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム の の の の 調 製 調 製 調 製 調 製 と と と と 物 性 物 性 物 性 物 性 ......................... ......................... ......................... ......................... 59 3.1 緒 言 緒 言 緒 言 緒 言 ...................................................... ...................................................... ...................................................... ...................................................... 60 3.2 実 験 実 験 実 験 実 験 ...................................................... ...................................................... ...................................................... ...................................................... 63 3.2.1 試 料 試 料 試 料 試 料
3.2.2 ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン お よ び お よ び お よ び フ ィ ル ム お よ び フ ィ ル ム フ ィ ル ム の フ ィ ル ム の の の 調 製 調 製 調 製 調 製 3.2.3 測 定 測 定 測 定 測 定
3.3 結 果 結 果 結 果 結 果 お よ び お よ び お よ び お よ び 考 察 考 察 考 察 ............................................ 考 察 ............................................ ............................................ ............................................ 67 3.3.1 多 分 散 多 分 散 多 分 散 多 分 散 PMMA ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム に お け る に お け る に お け る に お け る シ リ カ シ リ カ シ リ カ 粒 子 シ リ カ 粒 子 粒 子 の 粒 子 の の の
分 散 分 散 分 散
分 散 - - - - 凝 集 凝 集 凝 集 凝 集 3.3.2 TEM イ メ ー ジ イ メ ー ジ イ メ ー ジ イ メ ー ジ
3.3.3 ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム の の の シ リ カ ナ ノ の シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ 粒 子 シ リ カ ナ ノ 粒 子 粒 子 の 粒 子 の の の 粒 子 間 距 離 粒 子 間 距 離 粒 子 間 距 離 粒 子 間 距 離 と と と と SAXS 解 析 解 析 解 析 解 析
3.3.4 多 分 散 多 分 散 多 分 散 多 分 散 PMMA / / / / シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 粒 子 ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム の ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム の の の 連 続 加 熱
連 続 加 熱 連 続 加 熱 連 続 加 熱
3.3.5 単 分 散 単 分 散 単 分 散 単 分 散 PMMA / / / / シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 粒 子 ハ イ ブ リ ッ ド フ ハ イ ブ リ ッ ド フ ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ィ ル ム の ィ ル ム の の の 連 続 加 熱
連 続 加 熱 連 続 加 熱 連 続 加 熱
3.3.6 単 分 散 単 分 散 単 分 散 単 分 散 PMMA/ シ リ カ シ リ カ シ リ カ シ リ カ ナ ノ ナ ノ ナ ノ ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 粒 子 ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム ハ イ ブ リ ッ ド フ ィ ル ム の の の 耐 熱 性 の 耐 熱 性 耐 熱 性 耐 熱 性 お よ び
お よ び お よ び
お よ び 熱 分 解 性 熱 分 解 性 熱 分 解 性 熱 分 解 性
3.3.7 新 新 新 新 し い し い し い し い 分 散 分 散 分 散 分 散 - - - 凝 集 転 移 機 構 - 凝 集 転 移 機 構 凝 集 転 移 機 構 凝 集 転 移 機 構
3.4 結 言 結 言 結 言 結 言 ...................................................... ...................................................... ...................................................... ...................................................... 93 参 考 文 献
参 考 文 献
参 考 文 献
参 考 文 献
3 第
第 第
第 4 4 4 4 章 章 章 章 水 溶 性 高 分 子 水 溶 性 高 分 子 水 溶 性 高 分 子 水 溶 性 高 分 子 / / / / シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ シ リ カ ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 に よ る 粒 子 に よ る に よ る 透 明 に よ る 透 明 透 明 ハ イ ブ リ ッ ド 透 明 ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド の
の の
の 調 製 調 製 調 製 調 製 ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... 97 4.1 緒 言 緒 言 緒 言 緒 言 .................................................... .................................................... .................................................... .................................................... 98 4.2 実 験 実 験 実 験 ................................................... 実 験 ................................................... ................................................... ................................................... 100 4.2.1 試 料 試 料 試 料 試 料
4.2.2 ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン お よ び ハ イ ブ リ ッ ド サ ス ペ ン シ ョ ン お よ び お よ び お よ び フ ィ ル ム フ ィ ル ム フ ィ ル ム の フ ィ ル ム の の 調 製 の 調 製 調 製 調 製 4.2.3 測 定 測 定 測 定 測 定
4.3 結 果 結 果 結 果 結 果 お よ び お よ び お よ び お よ び 考 察 考 察 考 察 考 察 ......................................... ......................................... ......................................... ......................................... 103 4.4 結 言 結 言 結 言 ................................................... 結 言 ................................................... ................................................... ................................................... 108 参 考 文 献
参 考 文 献 参 考 文 献 参 考 文 献
第 第 第
第 5 5 5 5 章 章 章 章 総 括 総 括 総 括 総 括 ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... 111
5.1 結 論 結 論 結 論 結 論 ................................................... ................................................... ................................................... ................................................... 112
5.2 課 題 課 題 課 題 課 題 と と と 今 後 と 今 後 今 後 の 今 後 の の 展 望 の 展 望 展 望 ....................................... 展 望 ....................................... ....................................... ....................................... 115
5.2.1 課 題 課 題 課 題 課 題
5.2.2 今 後 今 後 今 後 の 今 後 の の 展 望 の 展 望 展 望 展 望
略 号
略 号
略 号
略 号
研 究 業 績
研 究 業 績
研 究 業 績
研 究 業 績
謝 辞
謝 辞
謝 辞
謝 辞
4
5
第 第 第
第 1 1 1 1 章 章 章 章
序 序
序 序 論 論 論 論
6 1.1 背 景 背 景 背 景 背 景
近 年 近 年 近 年
近 年 、 、 、 、有 機 有 機 有 機 / 有 機 / / 無 機 / 無 機 無 機 ハ イ ブ リ ッ ド 無 機 ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド に ハ イ ブ リ ッ ド に に に 関 関 関 関 す る す る す る す る 研 究 研 究 研 究 研 究 が が が が 注 目 注 目 注 目 注 目 を を を を 浴 浴 浴 び て い る 浴 び て い る び て い る び て い る 。 。 。こ の 。 こ の こ の こ の「 「 「 ハ 「 ハ ハ ハ イ ブ リ ッ ド
イ ブ リ ッ ド イ ブ リ ッ ド
イ ブ リ ッ ド 」 」 」 」と い う と い う と い う と い う 言 葉 言 葉 言 葉 は 言 葉 は は 、 は 、 、本 来 、 本 来 本 来 本 来 は は は は 異 種 異 種 異 種 異 種 の の の の 植 物 植 物 植 物 植 物 や や や や 動 物 動 物 動 物 動 物 を を を を 掛 掛 掛 け 掛 け け 合 け 合 合 わ せ て 合 わ せ て わ せ て 生 わ せ て 生 生 ま れ 生 ま れ ま れ ま れ た
た た
た 子 孫 子 孫 子 孫 子 孫 と い う と い う と い う と い う 意 味 意 味 意 味 意 味 だ が だ が だ が だ が 、 、 、 、 最 近 最 近 最 近 最 近 で は で は で は で は 植 物 植 物 植 物 植 物 や や や 動 物 以 外 や 動 物 以 外 動 物 以 外 に 動 物 以 外 に に も に も も も 転 用 転 用 転 用 さ れ 転 用 さ れ さ れ さ れ 、「 、「 、「 、「 異 種 異 種 異 種 の も 異 種 の も の も の も の を の を
の を の を 組 組 組 組 み み み み 合 合 合 合 わ せ た も の わ せ た も の わ せ た も の わ せ た も の 」 」 」 」と い う と い う と い う 意 味 と い う 意 味 意 味 で 意 味 で で 使 用 で 使 用 使 用 使 用 さ れ て い る さ れ て い る さ れ て い る さ れ て い る 。 。 。 。有 機 有 機 有 機 / 有 機 / / 無 機 / 無 機 無 機 ハ イ ブ リ 無 機 ハ イ ブ リ ハ イ ブ リ ハ イ ブ リ ッ ド ッ ド
ッ ド ッ ド は は は は ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー と と と と 無 機 無 機 無 機 無 機 フ ィ ラ ー フ ィ ラ ー フ ィ ラ ー フ ィ ラ ー を を を ブ レ ン ド を ブ レ ン ド ブ レ ン ド ブ レ ン ド す る こ と で す る こ と で す る こ と で 、 す る こ と で 、 、 、ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー と ポ リ マ ー と と 無 機 と 無 機 無 機 フ ィ 無 機 フ ィ フ ィ フ ィ ラ ー
ラ ー ラ ー
ラ ー の の の の 両 方 両 方 両 方 両 方 の の の の 特 徴 特 徴 特 徴 特 徴 を を を を 併 併 併 併 せ せ せ せ 持 持 持 持 つ つ つ つ 新 規 新 規 新 規 新 規 の の の の 材 料 材 料 材 料 を 材 料 を を 創 製 を 創 製 創 製 す る 創 製 す る す る 技 術 す る 技 術 技 術 技 術 で あ る で あ る で あ る で あ る 。 。 。 。こ の こ の こ の 有 機 こ の 有 機 有 機 / 有 機 / / / 無 機
無 機 無 機
無 機 ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド 材 料 材 料 材 料 材 料 に に に に 関 関 関 関 す る す る す る す る 研 究 研 究 研 究 は 研 究 は は 、 は 、 、 、 1980 年 頃 年 頃 年 頃 年 頃 よ り よ り よ り 自 動 車 よ り 自 動 車 自 動 車 自 動 車 の の の 部 品 の 部 品 部 品 や 部 品 や や 部 材 や 部 材 部 材 部 材 の
の の
の 軽 量 化 軽 量 化 軽 量 化 軽 量 化 や や や や リ サ イ ク ル リ サ イ ク ル リ サ イ ク ル リ サ イ ク ル な ど を な ど を な ど を な ど を 目 的 目 的 目 的 目 的 に に に に 盛 盛 盛 ん に 盛 ん に ん に 行 ん に 行 行 わ れ る よ う に な っ た 行 わ れ る よ う に な っ た わ れ る よ う に な っ た 。 わ れ る よ う に な っ た 。 。 。 1990 年 年 年 年 代
代 代
代 に に に に 入 入 入 入 る と る と る と る と 、 、 、 、最 少 最 少 最 少 の 最 少 の の 添 加 の 添 加 添 加 で 添 加 で で で 最 大 最 大 最 大 の 最 大 の の の 効 果 効 果 効 果 効 果 を を を を 得 得 得 得 る た め に る た め に る た め に る た め に 無 機 無 機 無 機 無 機 フ ィ ラ ー フ ィ ラ ー フ ィ ラ ー フ ィ ラ ー の の の 直 径 の 直 径 直 径 が 直 径 が が ナ が ナ ナ ナ ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー
ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー
ノ メ ー ト ル オ ー ダ ー の の の の ナ ノ ナ ノ ナ ノ ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 粒 子 を を を ハ イ ブ リ ッ ド を ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド 化 化 化 す る 化 す る す る 研 究 す る 研 究 研 究 が 研 究 が が が 多 多 多 多 く な っ た く な っ た く な っ た く な っ た 。 。 。 。ま ま ま ま た た
た た 、 、 、 、 2001 年 年 に 年 年 に に ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー に ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー が ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー が が が 米 国 米 国 米 国 米 国 で で で で 国 家 的 戦 略 研 究 目 標 国 家 的 戦 略 研 究 目 標 国 家 的 戦 略 研 究 目 標 国 家 的 戦 略 研 究 目 標 に に に 掲 に 掲 掲 げ ら れ る 掲 げ ら れ る げ ら れ る げ ら れ る と と
と と 、 、 、 、 直 直 直 直 ぐ に ぐ に ぐ に ぐ に 日 本 日 本 日 本 日 本 で も で も で も で も 注 目 注 目 注 目 注 目 さ れ る よ う に な り さ れ る よ う に な り さ れ る よ う に な り さ れ る よ う に な り 、 、 、 、 2002 年 東 京 年 東 京 で 年 東 京 年 東 京 で で 世 界 で 世 界 世 界 に 世 界 に に 先 駆 に 先 駆 先 駆 け て 先 駆 け て け て け て 第
第 第
第 1 回 国 際 回 国 際 回 国 際 回 国 際 ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー ナ ノ テ ク ノ ロ ジ ー 総 合 展 総 合 展 総 合 展 総 合 展 が が が 行 が 行 行 わ れ 行 わ れ わ れ た わ れ た た 。 た 。 。 い わ ゆ る 。 い わ ゆ る い わ ゆ る 「 い わ ゆ る 「 「 「 ナ ノ テ ク ナ ノ テ ク ナ ノ テ ク ナ ノ テ ク 」 」 」 」 は は は は 、 、 、 、 物 理
物 理 物 理
物 理 、 、 、 、化 学 化 学 化 学 化 学 、 、 、機 械 、 機 械 機 械 機 械 、 、 、 、電 子 電 子 電 子 、 電 子 、 、材 料 、 材 料 材 料 材 料 、 、 、 、生 物 生 物 生 物 、 生 物 、 、 、医 学 医 学 医 学 医 学 な ど あ る な ど あ る な ど あ る な ど あ る 分 野 分 野 分 野 分 野 に に に 特 化 に 特 化 特 化 し た 特 化 し た し た 技 術 し た 技 術 技 術 で 技 術 で で で は な く
は な く は な く
は な く 、 、 、 、あ ら ゆ る あ ら ゆ る あ ら ゆ る あ ら ゆ る 分 野 分 野 分 野 に 分 野 に に 複 合 的 に 複 合 的 複 合 的 、 複 合 的 、 、総 合 的 、 総 合 的 総 合 的 総 合 的 に に に に 新 新 新 新 た な た な た な た な 価 値 価 値 価 値 価 値 を を を を 生 生 生 み 生 み み 出 み 出 出 す 出 す す 技 術 す 技 術 技 術 と 技 術 と と し て と し て し て し て 期 待
期 待 期 待
期 待 さ れ て い る さ れ て い る さ れ て い る さ れ て い る 。 。 。 。特 特 特 特 に に に に 、 、 、 、化 学 化 学 化 学 化 学 や や や や 材 料 材 料 材 料 材 料 の の の の 分 野 分 野 分 野 分 野 で は で は で は で は 、 、 、 、有 機 有 機 有 機 有 機 / / / / 無 機 無 機 無 機 無 機 ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド
ド ド
ド に に に に 関 関 関 関 す る す る す る す る 研 究 研 究 研 究 研 究 が が が が 盛 盛 盛 盛 ん に ん に ん に ん に 行 行 行 行 わ れ て い る わ れ て い る わ れ て い る わ れ て い る 。 。 。 。 有 機 有 機
有 機 有 機 / / / / 無 機 無 機 無 機 無 機 ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド に に に 関 に 関 関 す る 関 す る す る 報 告 す る 報 告 報 告 を 報 告 を を を 表 表 表 表 1.1 に ま と め た に ま と め た に ま と め た に ま と め た [1] 。 。高 分 子 。 。 高 分 子 高 分 子 高 分 子
/ /
/ / ナ ノ ナ ノ ナ ノ ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 粒 子 ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド ハ イ ブ リ ッ ド は は は は ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー 中 中 中 に 中 に に 適 正 に 適 正 適 正 な 適 正 な な ナ ノ な ナ ノ ナ ノ 粒 子 ナ ノ 粒 子 粒 子 粒 子 を を を を 適 量 適 量 適 量 適 量 か つ か つ か つ か つ 均 一 均 一 均 一 均 一 に に に に 分 散
分 散 分 散
分 散 さ せ る こ と に よ っ て さ せ る こ と に よ っ て さ せ る こ と に よ っ て さ せ る こ と に よ っ て 、 、 、そ れ ま で の 、 そ れ ま で の そ れ ま で の そ れ ま で の 考 考 考 考 え え え え 方 方 方 方 の の の の 延 長 延 長 延 長 延 長 で は で は で は で は 不 可 能 不 可 能 不 可 能 不 可 能 で あ っ た で あ っ た で あ っ た ポ リ で あ っ た ポ リ ポ リ ポ リ マ ー
マ ー マ ー
マ ー の の の の 機 能 化 機 能 化 機 能 化 機 能 化 が が が が 実 現 実 現 実 現 実 現 で き る で き る で き る で き る 可 能 性 可 能 性 可 能 性 可 能 性 を を を を 秘 秘 秘 め て い る 秘 め て い る め て い る 。 め て い る 。 。例 。 例 例 例 え ば え ば え ば え ば 、 、 、 、力 学 的 機 能 力 学 的 機 能 力 学 的 機 能 力 学 的 機 能 と し て と し て と し て と し て 引 張 強
引 張 強 引 張 強
引 張 強 さ や さ や さ や さ や 耐 衝 撃 性 耐 衝 撃 性 耐 衝 撃 性 耐 衝 撃 性 を を を を 付 与 付 与 付 与 付 与 す る す る す る す る 場 合 場 合 場 合 は 場 合 は は は 50 ~ ~ ~ ~ 100nm の の の の 炭 酸 炭 酸 炭 酸 炭 酸 カ ル シ ウ ム カ ル シ ウ ム カ ル シ ウ ム カ ル シ ウ ム 、 、 、 、 タ ル タ ル タ ル タ ル ク
ク ク
ク 、 、 、 、 シ リ カ シ リ カ シ リ カ シ リ カ を を を を 10 ~ ~ ~ ~ 30 % % % % 充 填 充 填 充 填 充 填 す る と す ぐ れ た す る と す ぐ れ た す る と す ぐ れ た す る と す ぐ れ た 向 上 効 果 向 上 効 果 向 上 効 果 向 上 効 果 が が が 期 待 が 期 待 期 待 で き る 期 待 で き る で き る 。 で き る 。 。 ま た 。 ま た ま た 、 ま た 、 、 、 電 気 的 機 能
電 気 的 機 能 電 気 的 機 能
電 気 的 機 能 に は に は に は に は 金 属 粉 金 属 粉 金 属 粉 金 属 粉 、 、 、 、 CB( カ ー ボ ン ブ ラ ッ ク カ ー ボ ン ブ ラ ッ ク カ ー ボ ン ブ ラ ッ ク カ ー ボ ン ブ ラ ッ ク ) 、 、 、 、 CNT( カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ ブ
ブ ブ ) な ど が な ど が 配 合 な ど が な ど が 配 合 配 合 さ れ る 配 合 さ れ る さ れ る さ れ る 。 。 。 。 そ の そ の そ の そ の 他 他 他 他 、 、 、 、 熱 熱 熱 熱 、 、 、 、 光 光 光 光 、 、 、 、 難 燃 難 燃 難 燃 難 燃 、 、 、 、 音 音 音 音 、 、 、 振 動 、 振 動 振 動 、 振 動 、 、 ガ ス バ リ ア 、 ガ ス バ リ ア ガ ス バ リ ア な ど ガ ス バ リ ア な ど な ど な ど の
の の
の 分 野 分 野 分 野 分 野 で も で も で も で も 、 、 、 、 ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ ハ イ ブ リ ッ ド に よ る に よ る に よ る ポ リ マ ー に よ る ポ リ マ ー ポ リ マ ー の ポ リ マ ー の の 機 能 化 の 機 能 化 機 能 化 が 機 能 化 が が が 研 究 研 究 研 究 研 究 さ れ て い る さ れ て い る さ れ て い る さ れ て い る 。 。 。 。 こ の よ う な
こ の よ う な こ の よ う な
こ の よ う な ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー の の の の 機 能 化 機 能 化 機 能 化 機 能 化 を を を を 実 現 実 現 実 現 す る た め 実 現 す る た め す る た め 、 す る た め 、 、 層 間 挿 入 法 、 層 間 挿 入 法 層 間 挿 入 法 、 層 間 挿 入 法 、 、 、 In-Situ 法 法 法 法 、 、 、 、 モ モ モ モ レ キ ュ ラ ー コ ン ポ ジ ッ ト
レ キ ュ ラ ー コ ン ポ ジ ッ ト レ キ ュ ラ ー コ ン ポ ジ ッ ト
レ キ ュ ラ ー コ ン ポ ジ ッ ト 法 法 法 法 、 、 、 、超 微 粒 子 直 接 分 散 法 超 微 粒 子 直 接 分 散 法 超 微 粒 子 直 接 分 散 法 超 微 粒 子 直 接 分 散 法 な ど に よ な ど に よ な ど に よ な ど に よ る る る る ポ リ マ ー ポ リ マ ー ポ リ マ ー へ の ポ リ マ ー へ の へ の ナ へ の ナ ナ ナ ノ
ノ ノ
ノ 粒 子 粒 子 粒 子 粒 子 の の の の 分 散 方 法 分 散 方 法 分 散 方 法 分 散 方 法 が が が が 検 討 検 討 検 討 検 討 さ れ さ れ さ れ さ れ 、 、 、 、 ま た ま た ま た 、 ま た 、 、 実 用 化 、 実 用 化 実 用 化 さ れ て い る 実 用 化 さ れ て い る さ れ て い る 。 さ れ て い る 。 。 。
7 表
表 表
表 1.1 Examples of polymer type nanohybrid.
※充填量とサイズは目安。
機能 機能機能
機能 特性特性特性特性 フィラーフィラーフィラーフィラー 充填量充填量(充填量充填量(((%%%%)))) サイスサイスサイスサイズ゙゙゙((((nmnmnmnm)))) 引張強
引張強引張強
引張強ささささ 炭酸 炭酸 炭酸 炭酸カルシウムカルシウムカルシウムカルシウム、、、、タルクタルクタルクタルク、、、シリカ、シリカシリカシリカ 10 10 10 10 ~ ~ ~ ~ 30303030 50 50 ~ 50 50 ~ ~ ~ 100100100100 弾性率
弾性率弾性率
弾性率 モンモリナイトモンモリナイトモンモリナイトモンモリナイト、、、、合成合成合成マイカ合成マイカマイカマイカ 4 4 4 4 ~ ~ ~ ~ 6666 耐衝撃性
耐衝撃性耐衝撃性
耐衝撃性 炭酸炭酸炭酸炭酸カルシウムカルシウムカルシウム、カルシウム、、タルク、タルクタルク、タルク、、、シリカシリカシリカシリカ 10 10 10 10 ~ ~ ~ ~ 30303030 50 50 ~ 50 50 ~ ~ ~ 100100100100 導電性
導電性導電性
導電性 金属粉金属粉金属粉金属粉、CB、CB、CB、CB 2 2 2 2 ~ ~ ~ ~ 10101010 50 50 ~ 50 50 ~ ~ ~ 300300300300 ESD
ESD ESD
ESD 静電気放電静電気放電静電気放電静電気放電 CNT、CMC、CBCNT、CMC、CBCNT、CMC、CBCNT、CMC、CB 2 2 2 2 ~ ~ ~ ~ 5555 EMC
EMC EMC
EMC 電磁両立性電磁両立性電磁両立性電磁両立性 CNT、CMCCNT、CMCCNT、CMCCNT、CMC 3 3 3 3 ~ ~ ~ ~ 6666 熱伝導性
熱伝導性熱伝導性
熱伝導性 AIN、BN、AIN、BN、AIN、BN、AIN、BN、アルミナアルミナアルミナアルミナ 10 10 10 10 ~ ~ ~ ~ 20202020 100 100 ~ 100 100 ~ ~ ~ 300300300300 HDT
HDT HDT
HDT 荷重荷重荷重たわみ荷重たわみたわみたわみ温度温度温度温度 モンモリナイトモンモリナイトモンモリナイトモンモリナイト、、、、合成合成合成マイカ合成マイカマイカマイカ 4 4 4 4 ~ ~ ~ ~ 6666 光透過性
光透過性光透過性
光透過性 シリカシリカシリカシリカ、、、、炭酸炭酸炭酸炭酸カルシウムカルシウムカルシウムカルシウム、、、、そのそのそのその他他他他 4 4 4 4 ~ ~ ~ ~ 6666 50 50 ~ 50 50 ~ ~ ~ 300300300300 光遮断性
光遮断性光遮断性
光遮断性 モンモリナイトモンモリナイトモンモリナイトモンモリナイト、、、、合成合成合成マイカ合成マイカマイカマイカ 4 4 4 4 ~ ~ ~ ~ 6666 光触媒
光触媒光触媒
光触媒 酸化酸化酸化酸化チタンチタンチタン、チタン、、、酸化亜鉛酸化亜鉛酸化亜鉛酸化亜鉛 4 4 4 4 ~ ~ ~ ~ 6666 50 50 ~ 50 50 ~ ~ ~ 100100100100 難燃機能
難燃機能 難燃機能
難燃機能 難燃化性難燃化性難燃化性難燃化性 水酸化水酸化水酸化水酸化アルミニウムアルミニウムアルミニウムアルミニウム、、、、水酸化水酸化水酸化水酸化マグネシウムマグネシウムマグネシウムマグネシウム 20 20 20 20 ~ ~ ~ ~ 30303030 100 100 ~ 100 100 ~ ~ ~ 300300300300 制振性
制振性制振性
制振性 モンモリナイトモンモリナイトモンモリナイトモンモリナイト、、、、合成合成合成マイカ合成マイカマイカマイカ 4 4 4 4 ~ ~ ~ ~ 6666 スピーカー
スピーカースピーカー
スピーカー特性特性特性特性 CNT、CMCCNT、CMCCNT、CMCCNT、CMC 5 5 5 5 ~ ~ ~ ~ 10101010 ガスバリア
ガスバリア ガスバリア
ガスバリア機能機能機能機能 モンモリナイトモンモリナイトモンモリナイトモンモリナイト、、、、合成合成合成マイカ合成マイカマイカマイカ 4 4 4 4 ~ ~ ~ ~ 6666
出所:矢崎文彦 工業材料 61(7) p85 2013 音音
音音・・・振動機能・振動機能振動機能振動機能 熱的機能 熱的機能 熱的機能 熱的機能 力学的機能 力学的機能 力学的機能 力学的機能
光機能光機能 光機能光機能 電気的機能 電気的機能 電気的機能 電気的機能