ナノテク・材料 / 高分子材料

ナノテク・材料 / ナノ材料科学

ナノテク・材料 / 高分子材料

名古屋大学  工学部  化学・生物工学科

2011年03月，卒業

名古屋大学  工学研究科  化学・生物工学専攻

修士課程，2013年03月，修了

名古屋大学  工学研究科  化学・生物工学専攻

博士課程，2016年03月，修了

博士（工学），名古屋大学，2016年03月

高分子学会

高分子学会

日本レオロジー学会

日本レオロジー学会

日本中性子科学会

1. 環状高分子の合成・精製と分子物性解明
2. シート状高分子の高効率調製法の開発

環状高分子の基礎物性，2016年04月 ～ 継続中

環状高分子、基礎物性、散乱、レオロジー

新規固体高分子電解質の調製とイオン伝導機構解明，2019年07月 ～ 2024年03月

固体高分子電解質、イオン伝導、高分子ダイナミクス

分子鎖の固さに特徴を有するブロック共重合体の相挙動，2018年01月 ～ 2019年06月

ブロック共重合体、半屈曲性高分子、ミクロ相分離構造

環状トポロジカル高分子の精密合成と粘弾性，2011年04月 ～ 2016年03月

アニオン重合、LCCC分離精製、モデル高分子、粘弾性、レオロジー

A review of rheology for ring polymers and polymers with internal loops: comparison of recent experimental and theoretical studies，KOREA-AUSTRALIA RHEOLOGY JOURNAL，36(4) 283-294，2024年11月

Doi, Y

単著

Polyion Hydrogels of Polymeric and Nanofibrous Carboxymethyl Cellulose and Chitosan: Mechanical Characteristics and Potential Use in Environmental Remediation，GELS，10(9) 604，2024年09月

Kawate, T; Wang, YH; Chan, KY; Shibata, N; Doi, Y; Masubuchi, Y; Zinchenko, A

単著

Coarse-grained molecular dynamics simulation of oxidative aging of polymers -effect of free radical diffusivity -，POLYMER JOURNAL，56(11) 1069-1078，2024年08月

Ishida, T; Doi, Y; Uneyama, T; Masubuchi, Y

単著

Chain dimensions of poly(ethylene carbonate/ethylene oxide) copolymer with salt addition studied by SANS，COLLOID AND POLYMER SCIENCE，2024年06月

Doi, Y; Allgaier, J; Förster, S; Takata, SI; Ohl, M

単著

Dissipative Particle Dynamics Simulation Plus Slip-Springs for Entangled Polymers with Various Slip-Spring Densities，MACROMOLECULES，57(10) 4867-4877，2024年05月

Masubuchi, Y; Guo, HX; Wang, F; Khomami, B; Boudaghi-Khajehnobar, M; Doi, Y; Ishida, T; Uneyama, T

共著（海外含む）

基盤研究(C)，2024年04月 ～ 2027年03月，単分散シート状高分子の調製と希薄溶液中の形態解析

二次元方向のみに架橋を有するシート状高分子は、新規構造高分子としてその合成と特性理解に注目が集まる。特にシート化学種に依らない普遍的性質の理解が高分子基礎科学の観点から重要である。しかしながら、未だモデルシート状高分子の合成例が限定的で実験的な検証例が無く、その理論的解釈も十分に確立されていない。本研究では、申請者の先行研究と分離精製技術を基盤として、分子量の異なる一連の単分散シート状ポリメチルメタクリレート（PMMA）試料群を調製した上で、希薄溶液中の光・中性子散乱測定と独自分子モデル解析を通じて、その分子形態の評価・解明を目指す。

挑戦的研究(萌芽)，2023年06月 ～ 2024年03月，大きな具材を含む流体のレオロジー

「大きな具材を含む流体のレオロジー」と題する本研究の目的は，直径数ミリ以上の固体を含む液体の流動物性（レオロジー）を簡易に定量評価する手法を開発し，この分野の科学を新たに開拓することにある．我々の生活には，カレーやシチューのような食品，洗濯物が入った水，下水や土石流のように大きな固体を含有して流れる液体が多く存在する．ところが既存の測定法では定量的な流動評価が困難である．我々は画像解析とAIを組み合わせて，このような流体を定量評価する手法の開発を目論んでいる．
「大きな具材を含む流体のレオロジー」と題する本研究の目的は，直径数ミリ以上の固体を含む液体の流動物性を簡易に定量評価する手法を開発し，この分野の科学を新たに開拓することにある.含有する固体が大きい流体の定量的な流動測定ができる既存手法は存在しない.我々の生活には大きな固体を含有して流れる液体が多く存在する.しかし，流動物性計測に広く用いられ精度も高い装置群は，乱れのない正順な流動場 を前提とするため，1mm以下のサイズの狭隘な流路に液体を通す必要があり，固体が入らない. 従って，大きな固体を含む流体の挙動は不明なことが多い.数値流体力学計算を用いれば原理的には解ける問題であるが，実用的な問題に適用することは難しい.この研究では動画像解析と機械学習を組み合わせた評価法を開発することを目的としている．
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本年度はB型粘度計における流動場の計測を主に行なった．大きさが5mmのポリスチレン球を浮かせたニュートン流体をB型粘度計で攪拌し，トルクと回転速度の関係をえるとともに，画像解析によって流動場を得るシステムの構築を行なった．ポリスチレン球の数と流動セル内での配置を種々にかえて測定を行い，ポリスチレン球の配置がトルクにあたえる影響を定量化した．特に回転子からの距離が近いと見かけの粘度が上がることが示された．これはポリスチレン球による流動場の乱れと渦の形勢が理由であるが，ポリスチレン球まわりの流れ場の定量計測は光学系が十分に組めておらず可視化はできていない．代替として流動場シミュレーションを行って解析を試みている．
流動場を粒子の位置とともに計測するシステムは構築できた．ただし予想されたことではあるが粒子周りの流動場の観測を行うための光学系の構成に困難があり，十分な解像度では達成できていない．このため，おおむね順調ではあるが，予定を上回る進捗とはいえない．
従来の計画通りに実施する．計画では１）B型粘度計での流動場計測法の構築と粒子あり流体での計測２）非ニュートン流体での計測，３）AIを用いた粒子あり流体の構成方程式の構築，を予定している．現状では１）について概ね達成できているので，計画通り実施していく．

基盤研究(B)，2023年04月 ～ 2024年03月，高分子の収縮挙動のモデル化

基盤研究(B)，2022年04月 ～ 2024年03月，からみあい高分子系の汎用高速計算法

若手研究，2021年04月 ～ 2023年03月，環状高分子の流動下における非平衡構造とダイナミクス

環状高分子は、分子内に末端を持たないモデル高分子であり、その構造と物性の相関解明は高分子物性学における重要課題である。本研究では、流動下における環状高分子の力学応答とそれに伴う非平衡構造・ダイナミクスを流動-小角中性子散乱（Rheo-SANS）測定により評価・解明することを目指す。
今年度は、来年度のRheo-SANS測定を見据えて、高純度環状高分子の試料調製を行なった。アニオン重合法により、分子量3万ならびに10万程度の両末端官能性線状ポリスチレン（PS）試料を合成し、その環化反応を行なった。得られた環化物中には、目的の環状高分子の他、分子間反応により生じた多量体や未反応の線状物が含まれるため、２種の高速液体クロマトグラフィー （HPLC）法（サイズ排除クロマトグラフィー（SEC）法と相互作用クロマトグラフィー（IC）法）による分離精製により、高純度環状PS試料を調製した。
得られた環状高分子試料の粘弾性測定を行い、Rheo-SANS測定を行うためのせん断速度等の実験条件を検討した。Rheo-SANS測定を行うための実験課題を、国内外の中性子実験施設に現在申請中である。

特殊構造高分子の創出と精密特性解析

2024年度，高分子トポロジー設計学特論A