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2004 Fiscal Year Annual Research Report

ゲルの網目構造を利用したナノ秩序構造制御

Research Project

Project/Area Number 15740260
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

長尾 道弘  東京大学, 物性研究所, 助手 (90301150)

Keywordsマイクロエマルション / 高分子 / ゲル / 小角中性子散乱 / 中性子スピンエコー / 構造 / 相転移 / 界面活性剤
Research Abstract

高分子ゲルとしてPNIPAゲルを用い、非イオン性界面活性剤C_<12>E_5、水、油からなるマイクロエマルション微粒子をゲル中に閉じ込めた試料を作成し小角中性子散乱(SANS)実験を行った。その結果、以下の事が明らかとなった。
マイクロエマルション微粒子は高分子との浸透圧差に起因する枯渇相互作用の影響により相分離し、マイクロエマルション微粒子がドメイン構造を形成する。そのドメイン中ではマイクロエマルションは濃縮された状態にあり、秩序構造を形成する。
小角中性子散乱プロファイルは、明確な油ドメイン間の周期構造を反映する散乱ピークを与える。その周期は純粋なマイクロエマルションの場合より明らかに短く、高分子マトリックス中でマイクロエマルションが濃縮されている事を示している。
マイクロエマルション微粒子の濃度を高くすると、濃縮相の濃度も増す。
マトリックスを高分子溶液とした場合と高分子ゲルとした場合では、ナノスケールにおけるマイクロエマルションの構造に及ぼす影響は小さい。しかし、高分子ゲルとした場合の方が長周期に渡る空間不均一性は増す。
温度変化によって、マイクロエマルションの構造は球形から層状へと温度可逆的に変化した。この事は、マトリックスが高分子であっても、界面活性剤膜の自発曲率変化による相転移が引き起こされる事を示している。
ゲルの体積相転移温度以上の温度では、ナノスケールで閉じ込められた構造はゲル外へ吐き出され、ゲル中のナノ秩序構造は消失した。一旦吐き出されたマイクロエマルションはゲルの膨潤温度においてもゲル外に留まり、不可逆な相分離過程である事がわかった。一方、収縮温度において吐き出されたマイクロエマルションを水に置き換えた場合は、ゲルは再び膨潤する。
以上の結果を踏まえて、来年度は、エマルション濃度の薄い試料での実験を予定している。また、ゲルの網目サイズと微粒子サイズの関係を変化させた試料についても実験し、当初の計画通り、ゲル中への球状マイクロエマルションのトラップについてより詳細な検討を行う。

  • Research Products

    (6 results)

All 2005 2004

All Journal Article (6 results)

  • [Journal Article] Neutron spin-echo studies on dynamic and static fluctuations in two types of poly(vinyl alcohol) gels2005

    • Author(s)
      T.Kanaya et al.
    • Journal Title

      Physical Review E 71

      Pages: 011801

  • [Journal Article] Temperature and pressure effects on the bending modulus of monolayers in a ternary microemulsion2004

    • Author(s)
      K.Kawabata et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters 92

      Pages: 056103

  • [Journal Article] SANS study on pressure-induced phase separation of poly(N-isopropylacrylamide) aqueous solutions and gels2004

    • Author(s)
      M.Shibayama et al.
    • Journal Title

      Macromolecules 37

      Pages: 2909

  • [Journal Article] Droplet density dependences of the static and dynamic structures in a ternary microemulsion system2004

    • Author(s)
      M.Nagao et al.
    • Journal Title

      AIP CONFERENCE PROCEEDINGS 708

      Pages: 92

  • [Journal Article] マイクロエマルション系における低次元物体の熱的揺らぎ2004

    • Author(s)
      好村滋洋 他
    • Journal Title

      日本物理学会誌 59

      Pages: 370

  • [Journal Article] Effect of Ionization on the Temperature and Pressure Induced Phase Transitions of Poly(N-isopropylacrylamide) Gels2004

    • Author(s)
      Nashimova et al.
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics 37

      Pages: 8721

URL: 

Published: 2006-07-12   Modified: 2016-04-21  

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