セルロースナノファイバー研究 : 界面構造が支配する分散 / 集積 / 複合体の科学

セルロースナノファイバー (CNF) の量産体制も整い、水系の機能用途を中心に商品化にいたる事例も出てきた。演者らは、TEMPO酸化法と呼ばれるCNF生産プロセスを開発している。 　本セミナーでは、セルロースの高次構造とTEMPO酸化法、およびCNF分散の理論体系について解説した後、強度や固有粘度等のCNF1本の特性から、フィルムやエアロゲル等のCNF集積体の形成と物性へと進み、樹脂等との複合化および理想的な補強に要する界面構造、そして、現状解決が急務とされる課題とその対策案など、CNF研究の要点を紹介する。

1. セルロースの高次構造と特性、化学改質
   1. 樹木におけるセルロース合成と高次構造
   2. セルロースミクロフィブリルの特性
   3. TEMPO酸化物の高次構造
2. セルロースナノファイバー (CNF) 生産への展開
   1. TEMPO酸化法によるCNFの調製
   2. 分散性、表面電荷、長さの制御
   3. 粒子分散系の原理
3. CNFの基本特性:単繊維および分散体の特性
   1. CNF1本の結晶性と表面構造
   2. CNF1本の強度解析
   3. CNF分散体の粘度解析、長さとの相関
   4. CNF分散体の自己組織化、液晶相の形成
4. 分散体から集積体へ:プロセス/構造/特性相関
   1. フィルム (透明な紙) の形成と物性解析
   2. エアロゲル (透明な断熱材) の形成と物性解析
5. 複合化:界面構造と相互作用の制御
   1. プラスチックとの均一複合化、理想的な補強に要する界面構造、界面の厚みと密度
   2. 無機ナノ粒子との複合化、機能性の発現、担体としてのポテンシャル
   3. その他の複合化事例
6. 実用化に向けた課題と対策案
   1. 熱分解
   2. 成形性
   3. 耐水性