京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

　生物には階層的な表面構造により多様な機能を発現している例が多数あります。本研究では、トップダウン型のナノテクノロジーであるナノインプリント法とボトムアップ型の精密グラフト重合法を融合することで、階層的表面構造を有するフィルム材料を作製します。特徴の1つ目はナノインプリント法において貫通型陽極酸化ポーラスアルミナ（AAO）を用いる点です。この鋳型の細孔構造を転写することで、垂直固定化された多数のピラー構造からなるフィルムを作製できます。さらに2つ目の特徴は、作製したピラーフィルムに表面開始精密グラフト重合を施すことで、個々のピラー表面がポリマー鎖で修飾された階層的構造へと変換可能な点です。ピラーの直径や長さと面内配列、そしてグラフト修飾するポリマーの鎖長や化学構造（＝側鎖の機能基）を幅広く選択可能なため、構造設計次第で超撥水･撥油性、超親水性、接着性などを付与できると期待されます。さらに、グラフトポリマー鎖の構造設計により親水⇔疎水の反転など外部刺激応答性を付与することもできます。また、特異な階層的表面構造モルホロジーに基づく細胞培養材料としての可能性も有しています。

■研究の概要

　無機素材（金属酸化物）の表面修飾は、ハイブリッド材料の創出のみならず、これらの素材に新規の表面機能性を付与する上でも大変有用です。さらに、素材と媒体との界面特性を制御できるため、例えば幅広い媒体（マトリックス）への分散性の向上にも役立ちます。具体的には、TiO2、SiO2、Fe3O4などに代表される各種金属酸化物をシランカップリング化合物や、新規に設計したホスホン酸化合物で修飾したのち、表面開始リビングラジカル重合を用いてグラフトポリマー鎖で修飾します。グラフトポリマーには種々の機能基を側鎖に担持することが可能であるとともに、精密重合の特長を活かして多成分系のブロックコポリマー型のグラフト鎖で表面修飾したり、化学的･物理的外部刺激に応答して表面特性が大きく変化するような材料を設計したりすることが可能となります。

■研究の概要

　有機ポリマーと無機物をハイブリッド化することで、有機ポリマーと無機物の特性を掛け合わせた材料を創り出すことができます。本研究では無機物として、生体活性を有するヒドロキシアパタイト（HAp）に注目し、有機ポリマーの表面を化学修飾したのちに、ヒト体液と同じ無機イオン濃度を有する水溶液（擬似体液，SBF）へ、常圧下、36.5℃で浸漬するという生体内反応に倣った手法を用いて、HApと汎用有機ポリマーとのハイブリッドを作製します。本研究においては、ハイブリッドの特性向上をねらいとして、有機ポリマーの表面グラフト化という表面修飾法を取り入れている点が大きな特色です。

■研究の概要

　繊維に高エネルギーの電子ビームを照射すると、瞬時に繊維表面および内部にラジカル活性種が発生します。これをアクリル系、メタクリル系モノマーに接触させると固体表面からモノマーが重合し、まるで挿し木（グラフト）のように成長します。成長したグラフト鎖は、モノマーの構造によって難燃性、撥水性などの機能を発現するため、モノマーを選ぶことで任意の機能性を繊維に付与することができます。もちろん、繊維だけでなく高分子フィルムやプレートにも応用可能です。また、電子ビームはグラフト重合だけでなく、照射するだけで高分子どうしが架橋したり、架橋剤を併用することでさらに強く橋架けしたりすることで、強度や熱安定性などの物性が改質されます。

■研究の概要

　高分子物質は今日の現代社会を支える基盤材料の1つとして、大変重要な役割を担っています。高分子は分子構造を的確に制御することにより、精緻で多様な特性や機能を発揮できます。そのため、IT分野、エネルギー分野、生活・環境分野等さまざまな分野で高分子の活躍が益々期待されています。そこで反応性オリゴマーの化学を中心に、新構造高分子の設計と機能化、物質表面の制御と機能化、有機－無機複合材料開発について研究しています。