自己 修復 書籍
 
No.2049
ナノファイバーの製造・加工技術と応用事例
炭素繊維およびその繊維複合材料における 分析試験,評価解析に関する最新事例集

 

効果的な分子設計のポイント、マイクロカプセルの利用方法を学び、材料物性を制御する! 

分子鎖の運動性、超分子ネットワーク、動的共有結合といった自己修復のアプローチを一挙掲載!

自己修復材料

自己組織化、形状記憶材料の開発と応用事例

発 刊:2020年3月31日27  ISBN:978-4-86104-781-7  体 裁:A4判 446頁  定 価:80,000円(税抜)


 
■試読を希望される場合は下記からお申し込みください
 
■ 執筆者(敬称略)
大阪大学 高島 義徳 富山県立大学 真田 和昭
東京大学 眞弓 皓一 信州大学 鮑 力民
東京工業大学 大塚 英幸 日本大学 原口 和敏
鹿児島大学 吉田 昌弘 広島大学 畠 俊郎
日本工業大学 佐野 健一 茨城大学 小泉 智
北陸先端科学技術大学院大学 山口 政之 大阪大学 内田 幸明
名古屋大学 梶田 貴都 豊橋技術科学大学 吉田 絵里
名古屋大学 野呂 篤史 福井大学 杉原 伸治
崇城大学 田丸 俊一 京都大学 寺島 崇矢
(国研)理化学研究所 宮島 大吾 京都工芸繊維大学 箕田 雅彦
宇都宮大学 為末 真吾 北海道大学 角五 彰
名古屋工業大学 林 幹大 九州大学 田中 賢
(国研)物質・材料研究機構 玉手 亮多 千葉大学 矢貝 史樹
岐阜大学 三輪 洋平 大阪大学 大石 佑治
(国研)産業技術総合研究所 牛丸 和乗 千葉大学 尾松 孝茂
筑波大学 山岸 洋 (公財)名古屋作業化学研究所 小長谷 重次
(国研)理化学研究所 西浦 正芳 名古屋大学 内橋 貴之
早稲田大学 細井 厚志 京都大学 竹中 幹人
早稲田大学 岩瀬 英治 名古屋工業大学 猪股 克弘
大阪大学 チン テントウ 大阪大学 宇山 浩
旭川工業高等専門学校 千葉 誠 愛知工業大学 武田 亘平
(株)HAEWON T&D 桐原 修 九州工業大学 高嶋 一登
(国研)産業技術総合研究所 蛯名 武雄 日本大学 今井 郷充
山形大学 森 秀晴 和歌山大学 菊地 邦友
(国研)産業技術総合研究所 穂積 篤 北陸先端科学技術大学院大学 金子 達雄
早稲田大学 下嶋 敦 同志社大学 古賀 智之
東北大学 丸岡 大佑 山形大学 宮 瑾
愛媛大学 河合 慶有 愛知教育大学 北村 一浩
北見工業大学 井上 真澄 愛知工業大学 松井 良介
■ 本書のポイント

◆自己修復材料の開発と応用事例◆  
・自己修復が発現するメカニズムは?
・構造と修復性・力学特性の関係性を学び、材料設計に活かすノウハウを詳解!  
・キズやへこみの修復度合の評価方法は?
・傷ついた際の正確な機能発現が起きるようにするには?  
・防曇性、ガスバリア性、、耐熱性、透明性、密着性、強靭性、耐候性、耐擦傷性などの、他の性能を維持しつつ自己修復性を付与するには?  
・FRP、コーティング、バリア材料、触媒、半導体材料、配線材料、アスファルト、、、、様々な材料での応用事例を徹底解説!

◆自己組織化材料の開発と応用事例◆  
・自己組織化能の導入と機能材料の開発を詳解!
・自己組織化の制御方法を徹底解説!  
・自己組織化過程はどのようになっているのか? 観察、評価解析事例を掲載!  

◆形状記憶材料の開発と応用事例◆  
・形状記憶特性のメカニズムと分子設計の方法を詳解!
・形状記憶特性の評価方法を徹底解説!

■ 目  次

第1章 ポリマー材料の自己修復性付与技術、自己修復性高分子材料の開発

第2章 金属材料への自己修復性の付与とコーティング

第3章 無機材料の自己修復性付与技術、自己修復性無機材料の開発

第4章 自己修復性を付与した複合材料の開発

第5章 自己組織化を利用したマテリアルの開発とその特性

第6章 形状記憶を利用したマテリアルの開発とその特性


◇第1章 ポリマー材料の自己修復性付与技術、自己修復性高分子材料の開発◇

第1節 ホスト−ゲスト相互作用による高分子材料への機能付与
1.シクロデキストリンとホスト−ゲスト相互作用
2.CDを用いたホスト−ゲスト相互作用に基づいた自己修復材料
3.CD修飾ポリマーとゲスト修飾ポリマーによる酸化還元応答性自己修復性高分子材料
4.CD修飾モノマーとゲスト分子修飾モノマーの包接錯体の重合による自己修復性高分子材料の作製
5.ホスト−ゲスト相互作用に基づく自己修復性エラストマー
6.可動性架橋を持つ2種類の高靭性材料の作製

第2節 自己修復性高強度ゲル・エラストマーの力学物性
1.様々な自己修復性高強度高分子ゲル・エラストマー
2.可逆架橋点を有する高分子ゲル・エラストマーの力学モデル

第3節 動的共有結合化学アプローチによる自己修復性高分子の開発
1.動的共有結合化学とは
2.穏和な条件で交換可能な動的共有結合を利用した自己修復性高分子の設計
3.加熱により修復可能な自己修復性高分子の設計と架橋高分子再成形への応用

第4節 自己修復を実現するマイクロカプセルの開発と次世代型構造材料への応用
1.マイクロカプセルの開発と高分子材料への自己修復実現のための設計
2.マイクロカプセルを導入したエポキシ樹脂の自己修復能力の評価
3.自己修復を有する炭素強化繊維プラスチック(CFRP)への応用

第5節 細胞骨格タンパク質の自己組織化能を利用した自己修復ゲルの開発
1.アクチンゲル
2.微小管ゲル
3.高分子ハイドロゲルとの強度比較

第6節 分子運動を利用した自己修復性高分子材料の設計
1.高分子固体における分子運動と自己修復
2.ダングリング鎖を利用した自己修復材料
3.結晶性高分子の利用
4.ブロック共重合体の利用
5.表面可塑化現象の利用

第7節 超分子ポリマーゲルおよび超分子エラストマー
1.超分子ポリマーゲル
2.超分子エラストマー

第8節 分子認識を利用した超分子ゲルのチキソトロピー性の発現
1.はじめに
 1-1 超分子ゲルと分子認識化学
 1-2 超分子ゲルにおけるチキソトロピー性の発現と分子認識
2.イオン認識能を持つチキソトロピー性超分子ゲル
 2-1 塩添加による超分子ゲルのチキソトロピー性の連続的制御
 2-2 カチオンとアニオン双方を組合せ的に識別するチキソトロピー性超分子ヒドロゲル
 2-3 芳香族性配位子の金属イオン選択性に基づくチキソトロピー性超分子ヒドロゲル
 2-4 クラウンエーテルとカチオンの錯形成による超分子ゲルのチキソトロピー性の発現とキラルメモリー
3.二分子混合超分子ゲル系のチキソトロピー性発現と制御
 3-1 電荷移動錯体形成を利用した超分子ゲル系が示すチキソトロピー性
 3-2 水素結合性環状化合物による超分子ゲルとそのチキソトロピー性
4.超分子ゲルのチキソトロピー性の分子認識的制御
 4-1 フラーレンをゲストとした分子認識的チキソトロピー性の発現と制御
 4-2 電荷移動錯体形成を利用したチキソトロピー性の分子認識的制御

第9節 加熱と冷却の両方向の操作で形成できる超分子ポリマーの開発
1.超分子ポリマーの基本的な設計指針と性質
2.超分子ポリマーの温度と湿度への応答性
3.加熱によって形成される超分子ポリマー

第10節 物質内への超分子結合の組込みによる自己修復マテリアルの開発
1.イオン結合を組込んだ自己修復マテリアルの開発
2.水素結合を組込んだ自己修復マテリアルの開発
3.配位結合を組込んだ自己修復マテリアルの開発
4.ホストーゲスト相互作用を組込んだ自己修復マテリアルの開発
5.その他の超分子的結合を組込んだ自己修復マテリアルの開発

第11節 結合交換型動的共有結合架橋を含む修復性架橋樹脂(ビトリマー)の開発
1.ビトリマー材料の結合交換性架橋網目の特徴
2.ビトリマー材料の基礎的な物性特性
3.ビトリマー材料の基礎的な機能特性

第12節 イオン液体中で発現する超分子結合を利用した自己修復性ソフトマテリアル
1.イオン液体中で発現する水素結合を利用したイオンゲル
2.ジャミングミセル構造と水素結合を利用した自己修復イオンゲル
3.イオン液体構造の微小な変化による力学特性の変化

第13節 二酸化炭素ガスで自己修復を促進する気体可塑性エラストマーの開発
1.室温で自発的に架橋構造の組み換わるイオン性エラストマー
2.すばやくCO2によって可塑化するイオン性PDMSエラストマー
3.CO2ガスを利用して自己修復を促進するイオン性PDMSエラストマー

第14節 イオン相互作用を介するリグニンスルホン酸エラストマーの開発と自己修復特性
1.サステイナブルな材料の開発
2.木質バイオマス資源
3.可逆結合を介した架橋
4.イオン結合を介した架橋による新規リグニン由来材料の開発
5.100%バイオベースのイオン複合体開発

第15節 自己修復する耐熱性の多孔質結晶の開発
1.多孔質結晶における傷
2.修復可能な多孔質結晶の設計戦略と熱的安定性のジレンマ
3.自己修復性の多孔質結晶の例
4.自己修復する耐熱性の多孔質結晶

第16節 希土類触媒による新しい自己修復ポリマーの開発
1.新規機能性ポリマーの合成と自己修復および形状記憶特性
2.自己修復のメカニズム

第17節 生体親和性と自己修復性を併せ持つ高分子の設計
1.医療用高分子材料が使用される環境
2.生体親和性合成高分子による表面処理
3.合成高分子と生体(水)界面の解析
4.バイオ界面における中間水の状態と役割
5.生体親和性と自己修復性を有する高分子材料


◇第2章 金属材料への自己修復性の付与とコーティング◇

第1節 金属疲労の治癒技術
1.高密度電流場制御による疲労き裂治癒技術
2.高密度電流場制御による疲労損傷治癒技術

第2節 断線を自己修復する金属配線の開発
1.断線の自己修復における電圧・電流印加条件
2.金属配線に生じるき裂発生形態
3.フレキシブルデバイスへの応用

第3節 SiCパワー半導体用銀焼結接合材料の亀裂の自己修復
1.銀ペーストと組織
2.焼結銀の高温自己修復性
3.焼結銀の機械特性の自己修復
4.自己修復メカニズムの分析

第4節 金属材料の防食のためのマイクロカプセル分散塗膜の自己修復機能
1.材料の腐食と防食
2.自己修復性塗膜とその開発
3.自己修復技術の発展を目指して

第5節 自己修復性ポリウレタンの塗料への適用
1.PUR塗料の歴史とその機能性付与
2.機能性塗料とPUR材料・塗料
3.自己治癒・自己修復
4.PUR塗料と自己修復性
5.PUR系自己修復塗料の採用事例
6.今後の技術課題とその開発の方向性

第6節 自己修復性を有する粘土/プラスチックガスバリアコーティング
1.ガスバリア膜の開発
2.自己修復性の確認
3.酸素バリアから水素バリア、水蒸気バリアへ
4.関連国際標準の開発

第7節 有機・無機ハイブリッド微粒子を基盤とした自己修復型ハードコート材料の開発
1.シルセスキオキサン微粒子を基盤としたハードコート材料の開発
2.多官能性シルセスキオキサン微粒子の合成
3.自己修復型ハードコート材料の開発

第8節 自己修復性のある超撥水/超親水性材料の開発
1.超撥水性材料
2.離漿(りしょう)を利用した自己修復型超撥水性材料
3.超親水性材料
4.魚類体表の多機能性に学んだ自己修復型超親水性材料


◇第3章 無機材料の自己修復性付与技術、自己修復性無機材料の開発◇

第1節 ナノ構造制御によるシロキサン系自己修復材料の創製
1.シロキサン系自己修復材料の分類
2.修復剤を内包したカプセルを利用した自己修復
3.シロキサン結合の組み換えを利用した自己修復
4.シロキサン骨格のナノ構造制御による自己修復

第2節 金属粒子分散自己治癒セラミックスの研究開発
1.金属粒子分散自己治癒セラミックスの立ち位置
2.金属粒子分散自己治癒セラミックスのき裂消滅及び強度回復挙動
3.機能元素添加によるNi/Al2O3の耐高温酸化性向上の両立

第3節 微生物によるコンクリートへの自己治癒機能の付与
1.微生物を用いたひび割れ補修
 1-1 枯草菌を用いたバイオ補修材
 1-2 グラウト材によるひび割れ補修
 1-3 カプセル材によるひび割れ補修
 1-4 補修技術の今後の展望
2.微生物を用いた腐食抑制技術
 2-1 枯草菌によるカソード反応抑制のメカニズム
 2-2 腐食実験
 2-3 今後の展望

第4節 マイクロ波加熱方式を用いたアスファルト舗装の自己治癒手法
1.マイクロ波による適切な誘電材料の選定
2.マイクロ波加熱によるアスファルトの自己治癒性能評価


◇第4章 自己修復性を付与した複合材料の開発◇

第1節 界面剥離自己修復性を付与した炭素繊維強化ポリマーの開発
1.FRPへの自己修復性付与の手法
2.界面剥離自己修復性を付与したCFRPの研究開発

第2節 実用化に向けた自己修復機能を持つ高強度スマートFRPの研究開発
1.光ファイバと毛細管構造を用いたCFRPの自己修復方法
2.微細管構造を用いたGFRPの層間き裂における簡易的な自己修復方法

第3節 有機-無機ネットワークからなるナノコンポジットゲルの自己修復
1.人工材料の自己修復性
2.強靱な高分子ヒドロゲルの開発と自己修復性
3.NCゲルのネットワーク構造と物性

第4節 自己修復機能を持つ環境保全型保存材料の開発
1.微生物機能による「自己修復機能」の概要
2.微生物機能により自己修復・環境保全機能を付加した保存材料の開発


◇第5章 自己組織化を利用したマテリアルの開発とその特性 ◇

第1節 非平衡ソフトマターの重合誘起自己組織化
1.中性子小角散乱は生きたままを見る分析技術
2.リビングラジカル重合による星型高分子の合成過程
3.リビングラジカル重合によるジブロック高分子の合成過程
4.分散重合による微粒子生成
5.微生物によるセルロースの生合成と生きた酢酸菌
6.セルロースの人工合成(酵素触媒重合)との比較
7.家産繭(絹)の場合、重合と紡糸加工が並存

第2節 液晶の自己組織化と液晶の配向場における材料の自己組織化
1.液晶とは
2.液晶の自己組織化
3.液晶における材料の自己組織化

第3節 超臨界二酸化炭素中での自己組織化を利用した機能性高分子微粒子の開発
1.側鎖官能基の水素結合によるフッ素含有ポリマーの直接的自己組織化
2.側鎖官能基との相互作用を利用したフッ素含有ポリマーの間接的自己組織化
3.球状微粒子を用いる表面の超撥水処理
4.超臨界二酸化炭素中での自己組織化を利用したタンパク質の撥水コーティング

第4節 ナノ分子材料を目指した自己組織化高分子の精密直接水系重
1.自己組織化
2.精密重合(RAFTラジカル重合)
3.重合誘起自己組織化

第5節 両親媒性ランダムコポリマーの自己組織化
1.両親媒性ランダム共重合体の設計と合成
2.両親媒性ランダム共重合体の水中自己組織化
3.ナノ構造体と微細ミクロ相分離材料の創出
4.ミセル会合体・ナノ構造体の機能

第6節 自己組織能をプログラムした有機分子の設計と分子集積化
1.リビング重合を利用した機能性ブロックポリマーの合成と自己組織化挙動
2.π電子系機能基で末端修飾したVEオリゴマーを鍵化合物とする分子集積化

第7節 生体分子モーターの能動的自己組織化を利用した分子人工筋肉の開発
1.生体分子モーターを用いた分子人工筋肉における研究開発の経緯
2.DNAオリガミによる微小管の空間配置制御
3.キネシンを架橋点とする微小管ネットワーク
4.分子人工筋肉が示す収縮運動
5.応用に向けた取り組み


第8節 水素結合を基調としたオリゴチオフェンの自己組織化制御と有機薄膜太陽電池への応用
1.バルクヘテロ接合型有機薄膜太陽電池
2.長鎖アルキル鎖と超分子集合体
3.アルキル鎖を内包したナノロッド
4.ナノロッドの修飾による電荷移動度の向上
5.テープ状水素結合配列によるラセンナノファイバーの形成

第9節 自己組織化ナノ構造を有するシリコン系熱電変換材料の開発
1.熱電変換と熱電材料
2.熱電材料としてのSi
3.自己組織化ナノ構造を有するSi系熱電変換材料

第10節 光渦が自己組織的に創る多様な螺旋構造体
1.螺旋表面レリーフ
2.螺旋ファイバー

第11節 セルロースナノファイバーの吸着・自己組織化能を用いた機能性材料
1.セルロースナノファイバー(CeNF)の機能
2.CeNFの導電性向上効果(PAS/CeNF複合体の導電性)
3.CeNFの吸着性を利用した機能性材料の研究開発動向

第12節 高速原子間力顕微鏡による分子の自己組織化過程のリアルタイムでの観察
1.高速AFM
2.タンパク質の自己組織化過程
3.超分子ナノファイバーの形成と自己修復過程

第13節 量子ビームによる散乱・回折法を利用した自己組織化形成過程の解明
1.斜入射小角X線散乱法によるブロックコポリマーの誘導自己組織化の観察
2.GI-SAXS法によるブロックコポリマー/ホモポリマー混合系薄膜の自己組織化構造の解析
3.時分割GISAXS法によるブロックコポリマー薄膜の自己組織化過程の解明


◇第6章 形状記憶を利用したマテリアルの開発とその特性◇

第1節 高分子材料における形状記憶能の発現と分子設計
1.SMPの形状記憶メカニズム
2.形状記憶特性の評価
3.SMPの分子設計
4.SMPのプログラミング

第2節 形状記憶バイオベースポリマーの開発
1.植物油脂ポリマー
2.セミIPN型複合材料の形状記憶特性

第3節 高機能を発現する形状記憶複合材料の開発
1.SMAとSMPから構成されるSMCの基本特性
2.3方向運動を示すSMCベルト

第4節 形状記憶ポリマーを用いたアクチュエータ・センサの設計
1.柔らかいロボット
2.形状記憶ポリマーの応用
3.ロボットへの応用例

第5節 アクチュエータに必要な二方向性の機能を形状記憶ポリマーのみで実現する為の設計のポイント
1.形状記憶ポリマーの概要
2.形状記憶ポリマーのアクチュエータへの応用

第6節 形状記憶ポリマーを用いたイオン導電性高分子アクチュエータの開発
1.イオン導電性高分子アクチュエータ
2.形状記憶ポリマー
3.正温度係数ヒータ
4.形状記憶ポリマーを用いたイオン導電性高分子アクチュエータの提案と作製
5.形状記憶ポリマーを用いたイオン導電性高分子アクチュエータの駆動特性評価

第7節 光と熱で二重に形状記憶可能なバイオベースポリエステルフィルム
1.バイオベースポリマーの利用
2.光によって変形する主鎖桂皮酸型ポリマーの設計
3.光変形を示す主鎖桂皮酸型ポリマーの合成と物性
4.熱と光で繰り返し成形可能なポリマー

第8節 温度応答性アミノ酸ポリマーからつくるスマートハイドロゲル材料
1.水溶性アミノ酸由来ビニルポリマー:多様な温度応答性とその精密設計
2.LCST型アミノ酸由来ビニルポリマーからなる自己修復性インジェクタブルゲル
3.UCST型アミノ酸由来ビニルポリマーを用いた形状記憶ハイドロゲル

第9節 結晶性形状記憶ゲルの透明3Dプリンティング
1.結晶性ゲル
2.TSMゲルの3Dプリンティング
3.屈折率の異なるTSMゲルの開発とその3Dプリンティング可能性

第10節 形状記憶ポリマーと形状記憶合金ワイヤを複合化させた4Dプリント複合材の開発
1.4Dプリントについて
2.形状記憶合金について
3.形状記憶ポリマーと形状記憶合金ワイヤを複合化させた4Dプリント複合材の開発

第11節 形状記憶材料の特性評価技術開発と応用
1.TiNi形状記憶合金の機能特性と評価技術
2.高機能化
3.代表的な応用例


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