2018 Fiscal Year Annual Research Report
ナノフルイドの高い流動性とカーン転移の相関に関する研究
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17H02943
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松原 弘樹 九州大学, 理学研究院, 准教授 (00372748)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | カーン転移 / 線張力 / ナノ粒子 / ナノフルイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究初年度は、液液界面に吸着したナノ粒子がカーン転移に駆動されて界面からの脱着するという本研究のアイデアの基盤となる現象を、当初応募者が予想した通り実現することができた。本年度は、ピッカリングエマルションの解乳化にこの現象を応用して、解乳化温度がナノ粒子のサイズによって明確に変化する様子を観察することに成功した。具体的には水－ルチジン混合溶液に異なるサイズのシリカ粒子を加えて調整したピッカリングエマルションを、2液相領域から下部臨界溶解点に向かって徐々に降温していくと、粒径1000ナノメートルのシリカ粒子で調整したピッカリングエマルションから解乳化が起こり、次いで500ナノメートル、100ナノメートル、10ナノメートルと順次、解乳化が起こることが分かった。更に、シクロヘキサン－メタノール混合溶液にシリカ粒子を加えた場合は、上部臨界溶解点に向かって昇温過程で解乳化が起こり、やはり粒径の大きなシリカ粒子で調整したピッカリングエマルションが最も臨界点から遠い温度で解乳化するという結果をを得ることができた。溶媒の組合せの異なる2つの実験系で定性的に同じ現象を観測することができたことで液液界面吸着ナノ粒子のカーン転移の粒径依存性を線張力で説明する土台が整った。現在までに液液界面に吸着したナノ粒子の線張力に関する論文1報を公表し、これに本年度の実験結果を加えて、研究協力者であるカンザス州立大学ブルースロウ教授と共同でこの現象の理論的な側面を説明する論文を共同で執筆している。
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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
「気液、液液界面に吸着したナノ粒子は粒子サイズによって界面での濡れ性が異なる」という新規な界面現象を見出し、既に論文1報を公表した。更にこの現象をピッカリングエマルションに応用することで、ピッカリングエマルションを一次転移的に解乳化するという乳化安定性の制御に関する新しい方法論を提案することができた（論文執筆中）。研究のキーワードの内、カーン転移、線張力、ナノ粒子の3つについて新しい物性相関を見出せた点でこれまでの研究には大きな意義があったが、ナノフルイド、つまり、ナノ粒子濃厚分散系の粘性と上記3つのキーワードとの関連がまだ明確にできていない点を考慮して、自己評価を(2)おおむね順調に進展している、とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
水－ルチジン混合溶液、およびシクロヘキサン－メタノール混合溶液にシリカ粒子を加えた実験では、いずれの場合も2液相領域から臨界溶解点に近づいていく過程でピッカリングエマルションが起こる際、粒径の小さなシリカ粒子ほど臨界溶解点近傍まで乳化状態が安定であることがわかった。これはいずれの液液界面でもシリカ粒子が正の線張力を示すことを示唆しており、我々のアイデアの正しさをより確かな形で証明するためには、負の線張力を示すことが予想される実験を加える必要があると思われる。したがって、今後は金属ナノ粒子などを用いて、溶媒とナノ粒子の誘電率の相対的な関係を調整した実験を行うと同時に、本課題の目的の1つであるナノ粒子の濡れ性の変化とナノ粒子分散液の粘性との関係について引き続き実験を行っていきたい。
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