2018 Fiscal Year Annual Research Report
Polymer-grafted Cellulose Nanofiber in Solar Thermal Energy Storage
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18F18395
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
寺本 好邦 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (40415716)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CHAKRABARTY ARINDAM 岐阜大学, 応用生物科学部, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2018-11-09 – 2021-03-31
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| Keywords | セルロースナノファイバー / ピッカリングエマルション / 相変化材料 / 表面修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
国を挙げたセルロースナノファイバー（CNF）の基幹材料化の機運の中で，世界的にはナノセルロースをベースとしたエマルションの報告が近年相次いでいる。本研究では，相変化材料（PCM：高温で熱吸収，低温移行時に潜熱放出）を内包したoil-in-water (o/w)ピッカリングエマルションを設計・調製している。太陽熱エネルギーを貯蔵し，且つ特別な施工を必要としない水性塗料（住宅や温室用等）を設計することが目的である。ピッカリングエマルションの安定化剤として，表面修飾したCNFを用いる。懸念されるPCMの漏出を修飾CNFで防ぐ。既存材料の置き換えでなく，CNFの特性を活かして省エネに直接貢献したい。
本年度は，親疎水性のバランスを調節するためのCNFの表面修飾に取り組んだ。出発のCNFとして，主に水酸基のみを表面に有する試料を用いた。得られた修飾CNF（MCNF）の置換基の導入を固体NMRやFT-IRといった分光法により確認し，置換度（DS）を定量した。広角X線回折により，セルロースI型結晶を保持していることを確認した。
DSの異なるMCNFを用いて，owピッカリングエマルションの調製を試みたところ，エマルションの安定性はDSに著しく依存した。MCNFの親水性・親油性のバランスが，ピッカリングエマルションの安定性に非常に重要であることが示された。結果的に，エマルション安定化のためのMCNFの最適DSを見出すことができた。
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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
CNFの表面修飾とキャラクタリゼーションを実施し，o/wピッカリングエマルションを得るための修飾の程度を最適化することができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ピッカリングエマルションの長期安定化法を探究する。PCMの漏出防止能が現状のピッカリングエマルションで不十分であるようなら，グラフト共重合を行う。キャラクタリゼーションは分光法を中心に行う。
ピッカリングエマルションから水を蒸発させて膜を得る。塗料としてのコーティング特性を評価し，CNF修飾条件にフィードバックして最適化する。膜の熱分析を詳細に行い，PCMの性能発現（吸熱・放熱温度域とその速度）を調査する。
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