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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Polymer-grafted Cellulose Nanofiber in Solar Thermal Energy Storage

Research Project

Project/Area Number 18F18395
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

寺本 好邦  京都大学, 農学研究科, 准教授 (40415716)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) CHAKRABARTY ARINDAM  京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2018-11-09 – 2021-03-31
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 / 高内相エマルション(HIPE)
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)を内包した水中油型(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,高内部油相エマルション(HIPE)用の安定剤を,CNFから設計することを目指した。ここでは,両親媒性物質をグラフトしたCNF(セルロースゲル化剤(CLG)と呼ぶこととする)を使用して,o/w HIPEまたはエマルションゲルを調製した。 CLGは,ポリ(エチレングリコール)ベースの両親媒性物質(PGLE)を,さまざまな程度のPGLE置換度(DS)でのワンステップエーテル化反応によってCNFにグラフトすることによって得た。HIPEは,非常に高い油量(最大96.3%)で安定していた。光学顕微鏡,電子顕微鏡,レオロジー測定,および示差走査熱量測定によって,HIPEを特徴づけた。HIPEの安定化の有効性と油滴のサイズは,DS,CLGの濃度,および水相の量に大きく依存していた。CLGにおけるCNFの有益な効果は,より高い熱安定性(コントロール,31.4℃; CLG,57.0℃)と粘弾性の改善(臨界ひずみ:コントロール,0.3%; CLG,1.0%)から観察された。HIPEはクリーム状であった。このアプローチは,食品,化粧品,医薬品に使用され得るHIPEの製造におけるCNFの適用への道を開くものと期待される。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (3 results)

All 2020

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] セルロース誘導体と合成ポリマーの複合化による様々な材料形態のセルロース系液晶機能材料の創出2020

    • Author(s)
      宮城一真,Arindam Chakrabarty,寺本好邦
    • Journal Title

      液晶:日本液晶学会誌

      Volume: 24 Pages: 228-234

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] バイオナノファイバーとそのコンポジットで見過ごされてきた構造情報(官能基分布,分散性ほか)の 定量的評価2020

    • Author(s)
      寺本好邦
    • Organizer
      プラスチック成形加工学会 第6回 ナノセルロース・ナノカーボン複合材料専門委員会
    • Invited
  • [Presentation] フィラーとしてのセルロースとその複合材料の階層構造評価法の提案2020

    • Author(s)
      寺本好邦
    • Organizer
      日本接着学会関西支部 2020年度関西接着ワークショップ
    • Invited

URL: 

Published: 2021-12-27  

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