2016 Fiscal Year Research-status Report
固体／非水溶液界面に対する両親媒性物質の吸脱着挙動解析
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16K05669
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
酒井 健一 東京理科大学, 理工学部工業化学科, 講師 (20453813)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 両親媒性物質 / 吸着 / 界面 / 原子間力顕微鏡 / 水晶振動子マイクロバランス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体と溶液の界面に対する両親媒性物質（界面活性剤）の吸脱着挙動を解明することは、幅広い化学産業分野の発展に資する実学である。しかし、これまでに行われてきた非水媒体中での検討は極めて限定的かつ離散的であった。そこで本課題では、原子間力顕微鏡法と水晶振動子マイクロバランス法を主要な解析手法と位置づけ、固体／非水溶液界面に対する両親媒性物質の吸脱着挙動を評価し、知見の体系化をめざしている。
平成28年度は主に、親水性固体（シリカ・マイカ）／イオン液体界面に対する水および両親媒性物質（非イオン性界面活性剤）の同時吸着挙動を明らかにしてきた。これら基板上にはイオン液体の積層構造が自発的に形成されるが、水の共存下において、その積層構造は水相（層）に置換される。界面活性剤／水／イオン液体の三成分混合系においては、界面活性剤による吸着層がシリカ上に形成され、その吸着層は一定の濃度領域において成長した。また、疎媒性の高い界面活性剤については、水の共存下において、多層膜（界面活性剤分子集合体の繰り返し構造）がシリカ上に形成されることを見出した。一方、基板がマイカの場合、界面活性剤の吸着性は著しく低下した。以上の知見は、非水媒体中における両親媒性物質の吸脱着挙動を包括的に議論する際の基盤になる。
平成28年度はまた、ジェミニ型両親媒性物質（およびその比較対象物質）の親水性固体（シリカ）に対する吸脱着挙動をいくつかの極性油（エステル油）および非極性油（飽和炭化水素油）中でも評価した。両親媒性物質の添加濃度に依存して、吸着層が成長していることを示唆するデータが得られつつあるが、その詳細な解析は次年度以降に実施する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
固体／イオン液体界面に対する水および両親媒性物質（非イオン性界面活性剤）の同時吸着挙動に関する研究成果は、平成28年度、国際専門誌にその成果を投稿し受理された。本件は交付申請書に記載した研究実施計画と一致しており、順調な進展を裏づけている。
「研究実績の概要」に記したように、本課題ではジェミニ型両親媒性物質の吸脱着挙動についても評価してきた。原子間力顕微鏡や水晶振動子マイクロバランスによる測定条件の設定に年度当初は時間を要したものの、ジェミニ型両親媒性物質の吸脱着性に関するデータを年度末には得ることができた。得られた結果の詳細な解析は平成29年度以降に実施する予定であるが、本件も交付申請書に記載した研究実施計画とおおむね一致する進度である。今後はジェミニ型両親媒性物質吸着系での摩擦力測定を非水媒体中（主に極性油中）で測定し（走査型プローブ顕微鏡を利用）、基礎科学的な観点からの考察を深めていく予定である（ナノトライボロジー）。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度の研究結果を精査し、両親媒性物質と非水媒体の選択をあらためて行う。その上で、原子間力顕微鏡によるフォースカーブ測定および水晶振動子マイクロバランス測定を中心に、摩擦力測定（ナノトライボロジー）もあらたに行い、知見の拡充をめざす。水晶振動子マイクロバランス法で測定されるDissipation（エネルギー散逸）値が吸着膜の粘弾性に関する指標とされていることから、この値と摩擦力の関係性についても検討する。一連の研究を通じて、ジェミニ型両親媒性物質の摩擦低減剤としての利用可能性を提言する。
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| Causes of Carryover |
設備備品費、旅費、および「その他」の費目において、それぞれ支出額を抑制できた結果、約3万円の次年度使用額を生じた。なお、物品費（消耗品）の支出額は予算額とほぼ一致した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度の物品費（消耗品）に加算して使用する予定である。
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