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一方向凍結ゲル化を用いた多孔質マイクロハニカムの創製

Research Project

Project/Area Number 15760569
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Reaction engineering/Process system
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

向井 紳  京都大学, 工学研究科, 助教授 (70243045)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Keywords多孔質材料 / ハニカム材料 / シリカゲル / ゾル-ゲル法 / 一方向凍結ゲル化 / マイクロ化学
Research Abstract

湿潤ゲルを方向性を持たせて凍結することで繊維状のシリカゲルが製造可能であることは知られている(一方向凍結法)。この方法では専らゲル化した状態の前駆体を用いてきたが、通常ゲル化しないような希薄なゾルでも、凍結することでゲル化が可能であることを考えると(凍結ゲル化法)、希薄なゾルを原料に用いても一方向凍結法を適用することで繊維状はもちろん、他のマイクロ形状を有するシリカゲルが得られるものと考えられる。このような着想に基づき「一方向凍結ゲル化法」を提案し、研究を実施している。その結果、現在までに繊維状のシリカゲルに加え、薄膜状、マイクロバニカム状の多孔体の作製が可能であることを見出した。さらに、凍結時に発現する形状は主にゾルを調製してから凍結するまでの経過時間によって簡単に調節が可能であることも分かった。よって本法は今まで困難であった多孔体のμmレベルの成型を可能とする新規な成型法としての利用が期待される。
本研究は種々なマイクロ形状を有する多孔体の中で、将来種々の方面での利用が期待されるマイクロバニカムを取り上げ、調製条件が得られる多孔体の形状及び細孔構造に及ぼす影響を詳細に検討し、マイクロバニカムのμmレベルのディメンジョン(ハニカムピッチ)とnmレベルのディメンジョン(細孔径)を同時に制御する手法を確立した。具体的にはμmレベルに関しては流路表面積/流路容積比1,000m^2/m^3〜100,000m^2/m^3、nmレベルに関しては細孔径1〜20nmの範囲内にそれぞれ独立に制御する技術を確立し、これにより自動車用ハニカムなど比較的大きなピッチが求められる用途から数μm程度のピッチが求められるマイクロ反応器やマイクロ分離器などの用途がカバーできるようになった。さらに、レゾルシノール-ホルムアルデヒドゲルを前駆体にカーボンの多孔質マイクロバニカム、多孔質繊維の製造にも成功した。

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (4 results)

All 2004 Other

All Journal Article (2 results) Publications (2 results)

  • [Journal Article] Formation of Monolithic Silica Gel Microhoneycombs (SMHs) Using Pseudosteady State Growth of Microstructural Ice Crystals2004

    • Author(s)
      S.R.Mukai et al.
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Pages: 874-875

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Preparation of Porous TiO_2 Cryogel Fibers through Unidirectional Freezing of Hydrogel Followed by Freeze-Drying2004

    • Author(s)
      S.R.Mukai et al.
    • Journal Title

      Chemistry of Materials 16

      Pages: 4987-4991

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] S.R.Mukai et al.: "Porous Properties of Silica Gels with Controlled Morphology Synthesized by Unidirectional Freeze-Gelation"Microporous and Mesoporous Materials. 63. 43-51 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] S.R.Mukai et al.: "Formation of Monolithic Silica Gel Microhoneycombs (SMHs) Using Pseudosteady State Growth of Microstructural Ice Crystals"Chemical Communications. (in press).

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

URL: 

Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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