研究成果

超柔軟性エアロゲルの開発 -有機ポリマーと無機ポリマーの精緻な架橋構造がもたらす可能性-


2018年07月05日


     中西和樹 理学研究科准教授、金森主祥 同助教、祖国慶 同博士研究員らの研究グループは、互いに架橋した有機ポリマー部位と無機ポリマー部位からなる分子レベルのネットワーク構造を精密に制御することで、圧縮や曲げの大変形に対する柔軟性が極めて高いエアロゲルを作製することに成功しました。

     本研究成果は、2018年6月30日にドイツの国際学術誌「Angewandte Chemie International Edition」のオンライン版に掲載されました。

    研究者からのコメント

    左から、中西 准教授、金森 同助教、祖 博士研究員

     私たちは、細孔を多くもった固体である多孔体のさまざまな構造や機能に着目して、研究を行っています。今回重要な進展のあったエアロゲルでは、分子サイズからその10〜100倍の大きさの細孔サイズにおよぶ、非常に細かい構造を精密に制御する化学的手法を開発することで、透明でかつ断熱性能が高いというエアロゲルにしかない特徴を損なわせずに、その強度や柔軟性を飛躍的に高めることに成功しました。この新しいエアロゲルをさらに発展させて、高性能透明断熱材をはじめ社会に役に立つ材料へと成長させたいと思っています。

    概要

     エアロゲルという低密度の多孔体は、固体として最も高い断熱性能を示すため、現代の省エネルギー社会にとってますます重要な材料となってきています。しかしながら、従来のエアロゲルは非常に脆く、わずかな力で壊れてしまうことが問題でした。

     本研究グループでは、互いに架橋した有機ポリマー部位と無機ポリマー部位からなる分子レベルのネットワーク構造を精密に制御することで、圧縮や曲げの大変形に対する柔軟性が極めて高いエアロゲルを作製することに成功しました。前駆体分子の種類や反応条件を変えることで密度や光透過性、材料の「硬さ」などエアロゲルの諸物性を幅広く変化させることが可能となり、高圧の超臨界乾燥を用いない容易な乾燥法で得られるため、製造コストや生産性が大幅に改善されることが期待できます。このようなエアロゲルは高性能な断熱材として利用可能であるほか、疎水性を利用した油吸収材や、導電性物質を導入したエアロゲルを利用したひずみセンサーなど幅広い応用が見込まれ、社会的なインパクトの大きい材料となる可能性があります。

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】https://doi.org/10.1002/anie.201804559

    【KURENAIアクセスURL】http://hdl.handle.net/2433/232603

    Guoqing Zu, Kazuyoshi Kanamori, Ayaka Maeno, Hironori Kaji, Kazuki Nakanishi (2018). Superflexible Multifunctional Polyvinylpolydimethylsiloxane-Based Aerogels as Efficient Absorbents, Thermal Superinsulators, and Strain Sensors. Angewandte Chemie International Edition, 57(31), 9722-9727.

    • 日刊工業新聞(7月2日 29面)および毎日新聞(7月14日 27面)に掲載されました。

    超柔軟性エアロゲルの開発 -有機ポリマーと無機ポリマーの精緻な架橋構造がもたらす可能性-
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