微粒子材料グループParticulate materials group

高分子微粒子は塗料、接着・粘着剤等の工業分野において、フィルム形態で広く利用されている。近年、フィルム形態での利用に加え、微粒子形状の
ままでの利用にも関心が高まっている。高分子微粒子は、大きな比表面積、高い運動性、表面化学の制御が比較的容易であることからその利点を
生かし、物理化学、医学、生化学、宇宙科学等学術分野、および情報、生体材料、化粧品等工業分野において応用利用が始まっている。
また、微粒子が界面に吸着することで、エマルション、泡、リキッドマーブルの安定化が可能であることに近年注目が集まっている。
当研究室では、高分子合成反応、界面化学を駆使し、これまでに誰もつくったことのない高機能性高分子微粒子のデザイン、合成、評価を行っている。
さらに、微粒子の界面吸着現象を利用した、気液、液液分散系の安定化に関する基礎研究を行い、ソフト材料である高分子ならではの性質を活かし、

材料化学への応用展開を試みている。

機能性高分子微粒子の創出

乳化重合法、分散重合法、シード重合法、ピッカリングエマルション法等を利用し、大きさ、単分散性、形状、内部モルフォロジィーが精密にデザイン
された高分子微粒子の合成を行っている。

機能性高分子微粒子の創出

1) 有機無機同時析出重合法による高分子-貴金属ナノコンポジット粒子の創出

モノマーと酸化剤の酸化還元反応により高分子と貴金属ナノ粒子を媒体中に同時に析出させる重合法である化学酸化重合を利用した、微粒子合成法の
開発に取り組んでいる。
これまでに、導電性高分子マトリックス中に貴金属ナノ粒子がナノメートル次元で分散したナノコンポジット粒子の合成に成功しており、触媒機能の発現も確認している。

  • Catalysis Letters 141, 1097-1103 (2011)
  • Langmuir 26(9), 6230-6239 (2010)
  • Synthetic Metals 160, 1433-1437 (2010)
  • Journal of Materials Chemistry 17, 3777-3779 (2007)
2) コアシェル粒子の創出

コアシェル粒子は、コア物質の外部刺激からの隔離、外部刺激によるコア物質の取り出し、コア部およびシェル部への機能導入などが可能であり、
これらの機能を生かして、塗料、接着剤、フィラー、トナー、ドラッグデリバリーシステムにおけるキャリアー、カプセル、触媒担体、宇宙塵モデルなどとして応用・利用されている。当研究室では、シード粒子存在下にて、重合反応、バイオミネラリザーション反応を行うことで、コアシェル型粒子の
合成を行っている。

  • Chemical Communications 46, 7217-7219 (2010)
  • Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 78, 193-199 (2010)
  • Chemistry of Materials 19, 2435-2445 (2007)
  • Chemistry of Materials 18, 2758-2765 (2006)
  • Langmuir 22, 4923-4927 (2006)
3) ピッカリングエマルション法による機能性粒子の創出

固形微粒子が油水界面に吸着することで安定化されたエマルションはピッカリングエマルションと呼ばれる。ピッカリングエマルションを出発系とし、
マイクロカプセル、コアシェル型、多中空型複合高分子微粒子の合成について研究を行っている。分子レベルの乳化剤を一切使用しない高分子微粒子
合成法であり、乳化剤の存在が問題視される、バイオマテリアル分野へ研究を展開している。
本研究は、近畿大学 古薗勉先生、大阪歯科大学 岡田正弘先生との共同研究として推進している。

  • Acta Biomaterialia 7, 821-828 (2011)
  • Langmuir 26(17), 13727-13731 (2010)
  • Langmuir 25(17), 9759-9766 (2009)
4) 重合誘発型自己組織化法によるヘアリー粒子の創出

刺激応答性、生体適合性等の機能を有する反応性高分子を分散安定剤として使用した分散重合法により、粒子表面に機能性高分子がヘアーとして
生えた、ヘアリー粒子の合成、評価を行っている。

  • Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 49(7), 1633-1643 (2011)
  • Polymer 51, 6240-6247 (2010)
  • Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 47, 3431-3443 (2009)

微粒子安定化エマルション(エマルション工学)

高分子微粒子表面の親疎水性を、pH、温度等の外部刺激によりin situで変化させることで、微粒子の油水界面からの脱離反応を誘発し、on demand
でのエマルションの解乳化の実現化に成功している。また、生体適合性を有する微粒子(ヒドロキシアパタイト粒子、タンパク質)を乳化剤とした
エマルションの安定化についても研究を行っている。

微粒子安定化エマルション(エマルション工学)

  • Journal of Colloid and Interface Science 338, 222-228 (2009)
  • Journal of Colloid and Interface Science 315, 287-296 (2007)
  • Langmuir 22, 6818-6825 (2006)
  • Langmuir 22, 2050-2057 (2006)

微粒子安定化泡(泡工学)

微粒子の気液界面吸着現象を利用し、泡の安定化に関する研究を行っている。これまでに、刺激応答性の泡系の確立に成功している。
また、微粒子安定化泡をプラットフォームとする、色材、多孔質材料の創出にも成功している。

微粒子安定化泡(泡工学)

  • Langmuir 27(21), 12902-12909 (2011)
  • Langmuir 23, 8691-8694 (2007)
  • Langmuir 23, 11381-11386 (2007)
  • Journal of the American Chemical Society 128, 7882-7886 (2006)
  • Langmuir 22, 7512-7520 (2006)

微粒子安定化液滴(リキッドマーブル)

乾燥高分子微粒子を液滴表面に吸着させることで、リキッドマーブルの作製に成功している。外部刺激により内部物質の取り出しが可能なカプセル材料としての利用可能性を探っている。

微粒子安定化液滴(リキッドマーブル)

  • Langmuir 27(13), 8067-8074 (2011)
  • Soft Matter 6, 635-640 (2010)
  • Journal of the American Chemical Society 131, 5386-5387 (2009)

機能性高分子フィルムの創出

気液界面を、規則性および異方性の導入場として捉え、表面と裏面で化学的、物理的性質の異なる異方性複合高分子フィルム(ヤヌス型フィルム)の
合成に取り組んでいる。

機能性高分子フィルムの創出