SAMURAI - NIMS Researchers Database

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研究内容

Keywords

エアロゲル, モノリス型多孔体, ゾル-ゲル, シリコーン, ナノファイバー, 断熱材, 光学材料

断熱材や拡散反射材料、バイオ実験ツールなどへの応用を目指し、エアロゲルなどモノリス型多孔体をゾル-ゲル法で作製しています。シリコーン(シルセスキオキサン)、シリカ、アルミナ、汎用的な有機高分子組成を中心に扱っています。

(メールアドレスは HAYASE.gen @ nims本体ドメイン です。)

researchPicture

水酸化酸化アルミニウムから成る超低嵩密度ナノファイバーエアロゲル(< 5 mg/cm3)

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

口頭発表

所属学会

高分子学会

受賞履歴

  • コニカミノルタ画像科学奨励賞 (2024)
電子・光機能材料研究センター
タイトル

柔軟モノリス型多孔体の簡易合成と多目的応用

キーワード

モノリス型多孔体,ゾル-ゲル法,エアロゲル,断熱材,拡散反射材料, バイオ・医療,オルガノシロキサン, セラミックス、ナノファイバー

概要

モノリス型多孔体はさまざまな種類が知られており、その特有の物性は古くから応用されてきた。ゾル-ゲル法による作製では、化学組成やマイクロ・ナノスケールの骨格・細孔構造を制御することで、断熱材、吸着・分離媒体、電池材料、触媒、細胞培養用基材など、用途に特化した材料を開発できる。特に、オルガノシロキサン(シリコーンなど)を基盤とするモノリス型多孔体は、柔軟性と化学的安定性を兼ね備えており、幅広い先端応用が期待される。さらに、骨格内外に多様なナノ材料を組み込むことで、既存のプラスチックやセラミックスでは実現困難な新たな物性の創出を目指した研究を行っている。

新規性・独創性

比較的簡易な合成法により、再現性よく作製可能な柔軟マクロ多孔体
ナノセラミックスとの複合化による特徴的な微細構造の形成と力学特性の制御、および微細加工性の確立
優れた断熱性や光学特性を有する熱マネジメント材料への応用
スフェロイド・オルガノイドなどの立体培養への応用
液体窒素吸収材と市販の魔法瓶水筒を利用した簡易ドライシッパー

内容

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相分離を伴うゾル-ゲル法を用いたモノリス型多孔体の作製では、さまざまな微細構造を形成・制御可能であるが、比較的疎水性の高いオルガノシロキサン材料を水系ゾルから効率よく形成するためには工夫が必要である。相分離制御が容易なプロセスを開発することで、再現性が高く欠陥の少ないバルク材料を自在なスケールで作製できるようになった。さらに、材料の変形性を生かすことで、形状を変えても性能が低下しない断熱材に加え、スポンジを絞るように用いるリポソーム形成基材や、インターフェイスを兼ね備えた触覚センサー用光学材料など、分野を問わない新たな応用を開拓している。

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モノリス型多孔体の微細骨格内部にナノ材料を複合化することで、従来よりも強度を高めたバルク材料を開発している。このような複合材料では、複合化前に比べて耐衝撃性や耐摩耗性が顕著に改善されるため、これまで低嵩密度の多孔体では困難であった精密機械加工が容易になった。また、オルガノシロキサンを表面組成にもつ複合材料は、高い撥水性や生体親和性を有することから、立体細胞培養基材としての開発を進めている。さらに、オルガノシロキサンが備える可視光透過性や赤外輻射特性、多孔構造による拡散反射などを生かした、光学材料としての開発にも力を入れている。

まとめ

オルガノシロキサンは汎用プラスチックやセラミックスと比較して原料コストは高いものの、両者には見られないさまざまな特徴をもつ。付加価値の高い機能材料として、特にバイオ・医療領域への新たな応用開発を目指している。

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