Suzuki Lab
Atsushi SUZUKI
  鈴木 淳史  Atsushi SUZUKI
職   名:教授
研究組織:大学院環境情報研究院
       人工環境と情報部門/循環材料学分野
教育組織:大学院環境情報学府
       環境システム学専攻/マテリアルシステムコース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>自律環境応答材料,環境調和材料学
       <学  部>金属組織学Ⅱ,物理化学
       <第二部>
専   門:ソフトマテリアルの科学と技術,環境調和材料学
連絡先  : E-mail
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● 研究テーマと概要 ●
 ゲルは、ゼリーなどの食品、化粧品、紙オムツ、保水・保冷材、衝撃吸収材など、いたる所に使われています。紙オムツの中の乾燥ゲルは、水を吸って膨らみます。膨らんだ状態(膨潤状態と呼びます)は1つの相で、周りの環境に敏感に応答し、しばしば不連続に体積が変化します。どうしたら速く、たくさんの水を吸えるかという問 題は、ゲルの相とその変化(相転移)の基本原理を理解すれば全て解決します。
 本研究室では、体積相転移からみたユニークなゲルの性質を研究し、スマートな機能性材料として応用することを目指しています。ゲルは、温度、電場、光、イオン(濃度や種類)、外力など、様々な外的環境の無限小の変化によって、体積を不連続に変化することができます。液体に沸点があるように、この体積相転移はゲルに特有で、どんな膨潤ゲルにも見ることのできる普遍的な現象です。ゲルを構成する分子や微視的な網目構造の振る舞いが、巨視的な体積変化として現れるものです。したがって、肉眼で形を見れば、分子レベルで生じた変化を想像できます。実際には、いろいろ な装置を使って、ゲルの構造や物性を測定します。そして、いかにして役に立つ機能を引き出すかを考えます。テーマとしては、
・ 「膨潤ゲルの網目構造と機能発現」(ユニークな機能を生み出す網目構造は?)
・ 「膨潤ゲルの摩擦・粘着の基本原理の解明」(ゲルの摩擦・粘着の科学とは?)
・ 「ゲルをテンプレートにした無機材料創製」(ゲルの網目構造を転写できるか?)
・ 「ハイドロゲル中の溶媒の流れと流量制御」(ゲルと溶媒との間の摩擦は?)
・ 「金属イオンにより物理架橋されたゲルの物性」(市販の湿布基剤を超えられるか?)
・ 「ゲルアクチュエータの開発原理」(ソフトマシンをアクチュエートできるか?)
・ 「ゲルセンサの開発原理」(収縮パターンで環境をセンスできるか?)
・ 「拘束されたゲルの膨潤特性」(機械的拘束下でのゲルの静的・動的な膨潤挙動 は?)
・ 「金属を吸収するゲル」(ゲルで特定の金属を分離・回収できるか?)
・ 「水素結合ゲルの膨潤特性」(水素結合によりマクロ形態とミクロ機能を制御で きるか?)
などが挙げられます。
 これらの研究を通して、環境負荷を最小限に押さえて、性能・機能を最大限に発揮できる環境調和材料(エコマテリアル)として、ゲルをクリ− ンな技術に応用することを最終目標にしています。
Fig. 1: Switching of water flow through hydrogels by a small change in environment conditions.
図1:ハイドロゲルを用いたソフトマイクロバルブ



Fig. 2: Metal ion recovery from waste using the volume phase transitin of polymer gels.
図2:廃液からの目的金属イオンの選択的回収

● 主な公表論文 ●
(1) H. Sato, Y. Hirashima, A. Suzuki, M. Goto, and M. Tokita, Effects of Repeated Water Exchange on the Swelling Behavior of Poly(Sodium Acrylate) Gels Crosslinked by Aluminum Ions, Journal of Polymer Science B, 43[7], pp.753-763 (2005).
(2) T. Harada, Y. Hirashima, A. Suzuki, M. Goto, N. Kawamura and M. Tokita,Synthesis, swelling behavior and surface microstructure of poly(sodium acrylate) gels crosslinked by aluminum ions, European Polymer Journal, 41[9], pp.2189-2198 (2005).
(3) T. Sato, M. Goto, K. Nakano and A. Suzuki, New technique for evaluating adhesion properties between soft materials, Japanese Journal of Applied Physics, 44 Part 1[11], pp.8168-8173 (2005).
(4) Y. Hirashima, H. Sato, A. Suzuki, ATR-FTIR spectroscopic study on hydrogen bonding of poly(N-isopropylacrylamide-co-sodium acrylate) gel, Macromolecules, 38[22], pp.9280-9286 (2005).
(5) A. Suzuki and M. Yoshikawa, Water flow in poly(N-isopropylacrylamide) gels, Journal of Chemical Physics, 125[17], pp.174901-174906 (2006).

Gels are recognized as one of the most promising smart materials likely to impact science and technologies for the near future. The knowledge on the physical and chemical fundamentals of the gel science will play a role as guiding principles for a wide variety of applications of gels as the functional elements and the modeling of living body. We have been investigating the stimuli-responsive gels as follows:
(1) Further understanding of the principles of phase transitions and the principles of critical phenomena of gels.
(2) Establishment of the molecular designing of gels capable of undergoing phase transitions in response to the change in environmental conditions.
(3) Establishment of the network structure and the emerging function of gels.
(4) Application of smart gels with a chemo-mechanical function based on the phase transitions in devices. (Smart Materials).
(5) Development of soft machines using stimuli-responsive gels (Soft Machine).
(6) Development of new technologies for protecting the environment based on the phase transitions and the principles of critical phenomena of gels (such as Ecomaterials).It is our specific goals and directions of the gel research to find not only the human friendly but also the environment conscious materials with advanced flexibility and higher functional performance.

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