高剪断成形加工法の基礎と新規材料創出への応用

世界に先駆けて開発した高剪断成形加工技術を用いることにより、従来不可能だった非相溶性ポリマーブレンドのナノ混合化、さらにはカーボンナノチューブに代表されるようなナノフィラーのポリマー中へのナノ分散化が可能となり、多様な新規ナノコンポジット材料が創出できるようになりました。 本講演では、この技術を用いて作製した先端材料としてガラス代替透明プラスチック材料、金属代替高強度軽量化素材、ウエアラブル端末用デバイスやセンサー向けの伸縮自在電極材料、レアメタル代替材料、エコマテリアルなどについて広く紹介致します。

1. 高剪断成形加工法の開発
   1. 研究の背景
      1. なぜ、高分子をブレンドするのか?
      2. 実際に異種高分子をブレンドすると?
      3. 分散相サイズの定式化
      4. 従来技術の問題点と限界
      5. 構造制御プロセスとそこに係る“場”との関係
   2. 高剪断成形加工法
      1. 高剪断成形加工装置の特徴と原理
      2. 高剪断成形加工によりどのような構造が実現するのか?
2. 高剪断成形加工法による非相溶性ポリマーブレンドのナノ混合化と相溶化
   1. PVDF/PA11ブレンド系
      1. ナノ混合化と“相溶化“の検証
         • TEM-EDX解析
         • 小角X線散乱解析
      2. ナノ構造形成により向上した物性
         • 強誘電性
         • 圧電性
   2. PC/PMMAブレンド系
      1. PC/PMMA透明ブレンドの実現
      2. 透明ポリマーに求められる実用性能とは
3. 高剪断成形加工法による各種フィラーのポリマーへのナノ分散化
   1. ナノ分散化の要因
      1. フィラーの凝集力と粒子径との関係
      2. 剪断流動場の効果
         • ポリマー
         • フィラー系
   2. ポリマー/フィラー系ナノコンポジットの創製とフィラーの分散性
      1. 熱可塑性エラストマー/CNT系の分散と物性
      2. ポリマー/CNT系の分散と物性
      3. ポリマー/TiO2系の分散と物性
      4. ゴム/POSS系の分散と物性
      5. CFRP系の改質
4. 三元系 (高分子ブレンド/フィラー) ナノコンポジットの創製 : 階層的構造制御
   1. フィラー添加による高分子ブレンド系のモルフォロジー制御
   2. “共連続構造”の構築
   3. “ダブルパーコレーション構造”の構築
5. 高剪断流動場と動的反応場との統合技術
   1. エコマテリアル (PE/PLLAブレンド) の創製およびその構造と物性
   2. バイオマス由来ポリマーブレンドの創製
6. 高剪断成形加工法のまとめと今後の展開
   1. 高剪断成形加工法のまとめ
   2. 残された課題
   3. 完全連続式高剪断加工機の開発
      1. バッチ式と連続式装置の長所・短所の比較
   4. (補足) レアメタル代替材料
      1. Pd 代替材料
      2. Pt 代替材料