2020 Fiscal Year Annual Research Report
Janus-type surface design of nanocelluloses by Pickering emulsion system
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18K05767
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
横田 慎吾 九州大学, 農学研究院, 助教 (30600374)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | セルロースナノファイバー / 表面・界面 / ピッカリングエマルション / 両親媒性 / 表面化学修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水中カウンターコリジョン法により調製されるセルロースナノファイバー（ACC-CNF）の表面構造および乳化特性についての基礎的知見を得た。ACC-CNF分散水と各種有機溶媒とを混合撹拌することによって、安定なOil in Water（O/W）型のピッカリングエマルションが調製された。他手法によって得られるCNFsと比較して、ACC-CNFは比較的軽微な撹拌でも顕著な乳化を示し、より優位な乳化特性を有するものと推察された。安定化された油滴の電子顕微鏡写真から、油／水界面にACC-CNFが高密度で吸着することが明らかとなった。さらに、油相の比誘電率が乳化安定のキーファクターとなる新たな知見が示された。
一方、ACC-CNFのヤヌス型両親媒性構造が、蛍光プローブを用いた可視化によって実証され、上述の優れた乳化特性がACC-CNFの特異な繊維構造に起因することが強く示唆された。さらに、より定量的な表面特性解析として、界面活性剤の吸着性をプローブとした評価を試みたところ、吸着界面活性剤の密度から、ACC-CNFの表面特性の原料依存性が示された。
次いで、簡便な表面疎水化（アセチル化）によって、ACC-CNFの乳化特性を向上させることにも成功した。さらには、水/油界面に吸着したACC-CNFに対して油相側のみでアセチル化を試みた。その結果、ナノレベルでの局所的に化学改質されたACC-CNFは、均一系で改質されたCNFとは異なる自己凝集挙動を示した。すなわち、親水性のガラス基板上にキャスト膜を調製した際、導入された疎水性官能基が膜空気面により分布することによって疎水的な性質がより強調されることが示唆された。ACC-CNFの構造的特徴を生かして局所的分子設計を施したナノビルディングブロックを用いることによって、新たな高次元材料の機能創出の可能性が見出された。
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