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大学編

NO.144
1.2 繊維製造 1.2.2 バイオファイバー
研究者名 木村 良晴
所属 京都工芸繊維大学 大学院 工芸科学研究科 バイオベースマテリアル研究 教授
研究テーマ バイオベースマテリアル研究
概要(文献4)

バイオベースマテリアル研究

バイオベースマテリアル(BBM)は、植物などの再生可能資源を原料に用いて、バイオプロセスによる変換過程を経て合成される素材であり、今世紀の中核素材である。バイオベースマテリアルは大気中の炭酸ガス削減や、石油に極度に依存した社会からの脱却に寄与するとして今世紀の素材産業の根幹をなすと考えられている。本研究では、新しいバイオベースポリマーの開発の可能性を探ることを目的としている。これまでは、世界に先駆けて成功した直接重合法による高分子量ポリ乳酸の合成の他、ラクチドを経由する開環重合法の研究を行なってきたが、今後は、ポリ-L-乳酸とポリ-D-乳酸の溶融混合によって得られるステレオコンプレックスポリマーの合成と、それによるナノ構造制御、結晶性のコントロールや、共重合による機能化や物性制御を中心に検討して行く。また、多様なバイオマスに対応し、微生物反応を用い高効率でL-乳酸及びD-乳酸を生産するシステム、及び反応生成物の高純度精製システムの研究を行なっている。バイオマスとしては、トウモロコシ、米、サトウキビ、芋、食品残さの他、セルロース、ヘミセルロースなどの木質資源も利用している。ポリ乳酸の応用範囲を拡大するため、実用に耐える耐熱性や耐衝撃性などを付与する研究や、ポリ乳酸の機能化研究も今後の重要なテーマである。さらにポリ乳酸の溶液化、ナノサスペンション等の製法と構造解析も平行して検討している。





研究課題

1) バイオベースポリマーの開発とその応用

  • ポリ乳酸の新規合成法および構造制御法の開拓
  • ステレオコンプレックス型ポリ乳酸の開発
  • 生分解性ポリエステルの基本特性・生分解性の評価
  • 生体内吸収性材料としてのポリ(エステル−エーテル)ブロック共重合体の合成と医用材料への応用
  • 難分解性ポリエステルの微生物分解機構の解明
  • キトサンの高機能化
  • リンゴ酸、マンデル酸を用いた高分子合成
  • 繊維性バイオマスの有効利用

2) 高分子のバイオ合成

  • 廃棄食用油を用いた生分解性ポリマー(PHA)の微生物合成
  • 米からのD-乳酸発酵とポリ乳酸合成

3) ナノテク材料の科学

  • 高分子のナノ構造制御
  • ナノ多層構造を有するインクジェット用インクの開発

4) ハイブリッド材料の創製

  • ポリシルセスキオキサンの構造制御
  • ナノコンポジットエマルジョンの開発


研究のポテンシャル

本学にそのオリジンがあり、世界の産業界や学界から注目を集めている研究がポリ乳酸関連の開発研究である。従って、この研究を発展させながら、その周辺に他のバイオベースマテリアル研究の芽を成長させていくならば、その分野のリーダーとしての地位を築くことが可能である。

京都工芸繊維大学内に設立されている「バイオベースマテリアル研究センター」はその中心的な役割を担っている。

「バイオベースマテリアル研究センター」
(URL: http://www.cbm.kit.ac.jp )
Phase changes of aqueous dispersions (35 wt/wt-%) of PEG-PLLA-PEG (2000-2000-2000) at (a)37 °C and (b) 75 °C and mixtures of PLLA-PEG-PLLA (2000-2000-2000) andPDLA-PEG-PDLA (2000-2000-2000) at (c) 37 °C and (d) 75 °C.



その他

高分子材料化学を基礎知識として、新しい素材開発に挑戦し、より優れた性能と機能を有する材料の開拓を目標におき、基礎から応用まで幅広く研究を展開してきた。

「学際的でかつ実用的にも有用な研究」を行っていくことにも留意しており、トップ水準の学術研究への貢献と同時に産業界との共同研究にも積極的に対応している。従って、有機合成(モノマー合成)、高分子合成、高分子加工、高分子物性といった古典的な高分子科学の他、ナノテクノロジー、環境バイオ、バイオインダストリーなどの新規分野に関連した研究を行っていく。

キーワード バイオベースマテリアル、生分解性ポリマー、ナノ材料、高性能高分子、セラミック繊維