Microscopic structural changes during the freeze cross-linking reaction in carboxymethyl cellulose nanofiber hydrogels

三浦 大輔*; 関根 由莉奈   ; 南川 卓也 ; 杉田 剛   ; 大場 洋次郎  ; 廣井 孝介  ; 大澤 辰彦

Miura, Daisuke*; Sekine, Yurina; Nankawa, Takuya; Sugita, Tsuyoshi; Oba, Yojiro; Hiroi, Kosuke; Ozawa, Tatsuhiko

凍結架橋により形成されたカルボキシメチルセルロースナノファイバー(CMCF)ゲルの反応機構を調べた。異なる反応時間で調製されたCMCFヒドロゲルの物性評価により、凍結架橋反応中の階層構造変化の観察に成功した。凍結架橋CMCFヒドロゲルは、従来の方法で形成された通常のゲルとは異なり、オングストロームからマイクロメートルスケールまでの特徴的な階層構造を示し、その特異的構造が飛躍的な力学強度の向上に寄与していることを明らかにした。

The reaction mechanism of carboxymethyl cellulose nanofiber (CMCF) hydrogel formed by freeze-crosslinking was investigated. We succeeded in observing the hierarchical structural changes during the freeze-crosslinking reaction. Freeze-crosslinked CMCF hydrogels exhibited a characteristic hierarchical alignment structure from the angstrom to micrometer scale that differed from normal cross-linked CMCF hydrogels produced by a conventional method without freezing. It was shown that the characteristic hierarchical structure contributes the excellent mechanical properties of freeze-crosslinked CMCF hydrogels.