製紙科学研究室
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研究の内容
植物バイオマスの主成分であるセルロース、カニ･エビ・昆虫等の節足動物中のキチンは、それらの生命体を外的応力や生物アタックから守るために、高結晶性で幅数ナノメートルのフィブリルを構成単位として階層構造を形成しているのが特長です。
これまでTEMPO触媒酸化反応等を用いたバイオマス多糖の効率的化学反応を検討してきました。特にTEMPO触媒酸化は、水中・常温常圧という酵素反応類似の環境適合性と、短時間反応という有機化学の特性を両有する「グリーンケミストリー」手法として期待されています。
セルロース、キチン等のバイオマス多糖のTEMPO触媒酸化反応により、カーボンナノチューブに次ぐ幅４ナノメートルの細さの新規高結晶性バイオナノ素材の調製方法を世界で初めて見出しました。このTEMPO酸化セルロースナノファイバーは生分解性を有し、そのフィルムは高い酸素バリア性、高強度・高弾性率、透明性、低線熱膨張率が特長です。現在、このバイオナノ素材のナノ構造解析とともに、循環型社会対応型の先端高機能材料への応用展開研究を進めています。
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TEMPO酸化セルロースナノファイバーの水分散状態、
電子顕微鏡画像と透明フィルム
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TEMPO酸化セルロースナノファイバーのナノ構造モデル
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セルロースナノファイバーフィルムの透明性のその表面ナノ構造
最近の研究題目
- 1. TEMPO触媒酸化によって調製した新規セルロースナノファイバー・キチンナノファイバーのナノ構造解析と高機能材料への展開
- 2. 各種多糖のTEMPO触媒酸化による新規水溶性ポリウロン酸類の調製と構造解析および生分解機構解析
- 3. 新規ポリマーブラシ型セルロース誘導体類の調製と構造および特性解析
- 4. セルロース系ナノファイバー／炭酸カルシウムハイブリッド材料の構造および機能解析
- 5. SEC／MALLS／PDA／QELS／FFF／粘度検出器システムによる各種天然・合成高分子類のコンフォメーション・分岐構造解析
- 6. SEM、TEM、TEM−回折コントラスト法、微分差干渉顕微鏡、位相差顕微鏡、SPM等によるナノファイバーの可視化
- 7. キトサンの水系新規化学反応による高機能材料への変換
- 8. カルボキシル基を接点とする水系での効率的セルロース繊維表面改質機構の解析：ウェットエンド化学の基礎と応用
- 9. カチオン性脂肪酸ジアミド系嵩高剤成分とウェットエンド添加剤の相互作用と機能発現
- 10. インクジェット印刷を応用した紙の上での微細構造形成と紙製MEMSへの展開
- 11. 歴史学的観点を重視した紙文化財分析手法の開発と被災紙文化財の新規保存処置法の開発
