ナノコロイドー高分子コンプレックスに基づく省エネ調湿用ナノ繊維開発
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19K12404
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 64030:Environmental materials and recycle technology-related
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| Research Institution | Toyo University |
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Principal Investigator |
清田 佳美 東洋大学, 経済学部, 教授 (60216504)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小川 熟人 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (50611109)
鈴木 孝弘 東洋大学, 経済学部, 教授 (30192131)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 吸着 / 繊維状ゲル / ナノコロイド / 調湿 / PVA / 静電紡糸 / キャピラリー / コロイド / ナノ繊維 / 吸着材 / 調湿剤 / 高分子繊維 / 剪断場 / 紡糸 / ハイドロゲル / 繊維 / ゲル化 |
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| Outline of Research at the Start |
静電紡糸法により作製したポリビニルアルコールゲルのナノ繊維は高い調湿性能を有することを確認した。しかしながら、この作製方法は原理的に生産性が低く、当該ゲルの不織布を社会実装するためにも量産性の高い作製方法の開発が求められる。一方で、ハイドロゲルのナノ繊維を容易に作製することは静電紡糸法以外には見当たらない。本研究は、コロイドナノ粒子とPVAのゲル化反応などを利用して、紡糸する手法を検討し、繊維径の細いゲル繊維を簡易に製造する手法の開発を試みる。ゲル化条件と生成するゲルの形態や紡糸条件と繊維の性状の相関を把握するとともに得られた繊維の調湿機能を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
種々のサブミリメーターサイズ内径に調整した片端テーパ付きガラスキャピラリーを作製し、これを用いた二重管ノズルを新たに開発した。所定濃度の水溶性高分子（アルギン酸、PVA)を調整し、これにナノコロイドを高分散したスラリーを調整した。このスラリーを内管に流通し、一方、外管にゲル化溶媒を流通して繊維状ゲルを連続的に合成できることを確認した。ゲル化時間およびゲル化溶媒の種類によってはナノコロイドの溶脱が顕著になることを把握した。作成した繊維状ゲルはキャピラリー内径程度の繊維径を有する多孔質ゲルからなること、コロイド粒子がゲル内に高分散していることを表面及び断面のSEM/EDX観察により確認した。なお、スラリーにPEGを混合した反応液を用いた検討では、繊維状ゲルの表面に繊維長と平行な複数の筋構造が確認できたが、剪断場によるゲル繊維の細線化は見られなかった。恐らく、多量のコロイド粒子の存在が高分子と相互作用したり、剪断流における溶存高分子の配向を抑制したものと考えられる。合成した繊維状ゲルを速やかに脱水し、乾燥することによって繊維が複雑に絡まった吸着材を得た。この吸着材をカラムに充填し、室温にて水蒸気（RH7０％まで）吸着破過曲線、脱着曲線を取得した。比較として市販の脱湿用シリカゲル（B型）の充填カラムについて同様の水分吸脱着特性データを取得した。この結果、繊維状ゲル合成時にナノコロイド粒子を２０vol溶液％程度混合した繊維において市販のシリカゲルと同程度の水分吸・脱着速度並びに容量特性を示すことがわかり、ゲル繊維の調整により、市販品と同等かこれ以上の水分吸・脱着特性に優れる吸着剤を合成できる見通しがついた。吸着モデルによる破過曲線のシミュレーションにより多段モードの吸着プロセスの存在が示唆され、破過曲線をシミュレートするモデルの検討を通じた本系の吸脱着プロセスの正確な理解が課題として残った。
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Report
(5 results)
Research Products
(11 results)
