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整理番号 5978   (公開日 2011年09月01日) (カテゴリ 農林水産・食品環境・エネルギー素材エレクトロニクス
新規セルロースナノファイバーの調製と機能化
●内容 木材パルプ由来のセルロースを水に分散させ、触媒量のTEMPOを用いる水系媒体での常温常圧の酸化反応により、幅約4nmで高結晶性のセルロースミクロフィブリルの表面のみに、位置選択的にカルボキシル基を導入できる。このTEMPO酸化セルロースを水に分散させてミキサー等で軽微な解繊処理することにより、短時間で完全にナノ分散化したセルロースナノファイバーに変換でき、透明で高粘度の分散液となる。TEMPO触媒酸化反応により、セルロースミクロフィブリル表面に高密度でカルボキシル基を導入でき、ミクロフィブリル間の静電的反発が効果的に作用することによって、安定なナノ分散状態を維持することができる。この世界で初めて見出されたTEMPO酸化セルロースナノファイバーは、表面のカルボキシル基を接点として様々な改質−機能付与が可能となり、キャスト乾燥によるフィルム化、繊維化、各種高分子材料・無機材料との複合化が可能であり、生分解性を有した高いガスバリア性フィルム、軽量高強度コンポジット材料など、新規バイオ系ナノ素材としての基礎および応用研究を進めている。
●研究者
教授 磯貝 明
大学院農学生命科学研究科 生物材料科学専攻
●画像


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図1 木材セルロースミクロフィブリルのTEMPO触媒酸化
木材セルロースミクロフィブリルは幅約4nmで高結晶性を有している。木材セルロースのTEMPO触媒酸化により、ミクロフィブリル表面にのみ高密度でマイナス荷電を有するグルクロン酸基を効率的に導入できる。
(C) 磯貝研究室

図2 TEMPO酸化セルロースナノファイバー/水分散液の調製と構造
木材セルロースのTEMPO触媒酸化によって得られる幅約4nmで高アスペクト比のTEMPO酸化セルロースナノファイバーの電子顕微鏡画像および自立フィルム表面の原子間力顕微鏡画像を示す。
(C) 磯貝研究室
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上記内容は、各研究者へのインタビューをもとに東京大学 産学協創推進本部で骨子をまとめたものです。
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