2019 Fiscal Year Annual Research Report
Materials and morphology design induced by rapid phase transition using microfluidics
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18H01767
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
小野 努 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (30304752)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 相転移 / マイクロ流路 / 溶媒拡散 / 重合誘起相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究実績として，マイクロ空間内における迅速な溶媒除去の他にも光重合によって誘起される相転移現象の制御因子を明らかにし，溶媒分子の拡散速度あるいは重合した分子長による流体物性変化が相分離挙動に影響を与えることを実験的に示してきた。その際，流体に流れを伴う場合には，流体の変形を引き起こすだけでなく，物質移動も促進することで，相分離速度にも影響をおよぼすことが分かった。液滴内での相分離挙動やジェット流内での相分離挙動の観察に加えて，流体解析(CFD)シミュレーションソフトを用いた計算科学的な予測も行ってきた。これらの研究成果の組み合わせは，「送液制御」「反応制御」による微細構造形成の諸因子の一部を実験的，理論的検証できる可能性を示唆するものである。 また，溶媒拡散によるスピノーダル分解の誘起と，シリカナノ粒子による界面固定化によって，特異な微細構造を直接観察することも可能となってきた。このような「平衡制御」の手法もマイクロ流路内での異相界面形成と連動させることで，「送液制御」と連携した微細構造，モルフォロジーの形成を実現することができ，申請書で目指していたマイクロ流路内の特徴（in situ観察，迅速な相間物質移動，CFDシミュレーション）を生かした構造制御技術の構築にさらに一歩踏み込めることとなった。さらに，特に「送液制御」「反応制御」における制御範囲の拡大には，マイクロ流路構造の設計も重要であり，様々な流路構造で研究成果との関連に関する知見が得られている。
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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
上述の通り，当初申請段階で目的としていた「送液制御」，「平衡制御」に加えて「反応制御」による微細構造形成の因子解明が大きく進んでおり，これらのの制御因子の調整によって興味深い構造体の形成もできていることから，当初の計画通り研究は順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここ２年間で研究成果としては順調に得られてきているため，今後もこれまで同様に微細構造の制御因子解明と，任意の構造体の材料設計へ発展させていく。新型コロナウィルスの影響で一旦停止してしまったが，フランスの研究機関との連携も進めつつ，国内における高度な分析機器も活用して，ナノからミクロスケールまでの研究を展開して実用的な技術へと近づけていきたい。
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