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東京大学大学院 農学生命科学研究科 生物材料科学専攻 磯貝・江前・齋藤・竹内研究室

研究紹介

バイオ系ナノ材料

自己配列集積したTOCNのヒドロゲル/エアロゲル 

水に分散したTEMPO酸化セルロースナノファイバー(TOCN)は、液晶状に自己配列します。TOCNの水分散液上に希酸を滴下すると、この配列秩序を固定化した、かつてないほど堅いヒドロゲルを形成できます。このヒドロゲルは、固形分率わずか0.1%(水99.9%)で自立し、固形分率が0.4%になるとゲルを摘み上げて振ることもできます。この0.4%ゲルの平衡弾性率は約10 kPaであり、同濃度ではワールドレコードです。用途として、医療用材、細胞培養基材、触媒担体、吸着材、分離材等が見込まれます。

さらに、この堅いヒドロゲルを凍結乾燥すれば、超低密度で大きな表面積を有するエアロゲル(ナノ多孔材)となります。現時点で世界最軽量の材料はシリカエアロゲルですが、我々のエアロゲルはそれに匹敵する密度でありながら、物理的な強度は圧倒的に優れています。このエアロゲルは、液晶状に自己配列したナノファイバー骨格を有しており、極めて微細で異方性の空隙を形成しています。これらの特徴から、断熱材、防音材、緩衝材、補強材、エアフィルター等への応用が期待できます。

Saito, T.; Uematsu, T.; Kimura, S.; Enomae, T.; Isogai, A. Soft Matter 2011, 7, 8804-8809.

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