京都工芸繊維大学 産学公連携推進センター

■研究の概要

フォトリフラクティブ（PR）高分子は、光照射によって生じた電荷の生成と移動により、屈折率を可逆的に変化させる材料です。本研究室では、カルバゾールやトリフェニルアミン系高分子などの光伝導性マトリクスと非線形光学色素を組み合わせることで、高い回折効率と高速応答を実現しています。さらに、柔軟なマトリクスを用いることで、低電圧でリアルタイムに動作するホログラム表示が可能となり、フレキシブルで持続可能なフォトニックデバイスへの展開が期待されます。

■研究の概要

アゾベンゼン発色団を含む光応答性高分子は、偏光光照射下におけるtrans‒cis光異性化により、可逆的な屈折率変調を示す。これらの材料は、媒体に化学的または機械的な変化を起こさず書き換え可能なホログラフィーを可能にする。本研究では、回折効率、応答速度、長期安定性の向上を目的として、アゾ‒カルバゾール共重合体を設計しました。側鎖型および自由アゾベンゼン分子の相乗的相互作用により、熱的に安定で光学的に透明なフィルムが得られ、複数回の書き込み・消去サイクルに耐えることが示されました。これらの結果は、更新可能なホログラフィックディスプレイや光情報記憶への応用に有望であることを示しています。

■研究の概要

電界紡糸は、電場を利用して高分子ジェットを引き伸ばし、マイクロ～ナノサイズの繊維を作製する代表的な手法です（図1）。本研究室では、この確立された技術を基盤として、繊維への機能性付与に注力し、持続可能性と実用性を重視したナノファイバー材料の開発を進めています。

■研究の概要

軽量かつ高機能な多孔質材料としてセルロース系スポンジが注目されています。特にセルロースナノクリスタルやセルロースナノファイバーを用いた材料は、生分解性、軽量性、高比表面積を併せ持ち、環境負荷の低い代替材料として期待されています。しかし、従来のエアロゲルやスポンジは構造的連続性や構成単位間の相互作用が弱く、化学架橋剤を用いないと構造安定性に欠けるという課題がありました。この問題を解決するため、ナノフィルムという2次元構造体に着目し、非溶媒誘起相分離（NIPS）とジェット紡糸（JS）を組み合わせた独自のNIPS-JS法（図１）を開発しました。

■研究の概要

遠心紡糸は、高電圧を用いずに遠心力によって高分子ジェットを引き伸ばし、マイクロ～ナノサイズの繊維を大量に作製できる手法です（図１）。
本研究では、溶媒蒸発と蒸気誘起相分離（VIPS）を組み合わせることで、均一な形状をもつ高アスペクト比の多孔質ファイバーの形成に成功しました。得られた繊維は、高い撥水性・親油性と大きな比表面積を示し、環境浄化、エネルギー変換、センサー、生体関連材料などへの応用が期待されます。