2018 Fiscal Year Research-status Report
バイオナノファイバー複合化水処理膜創製のための基盤技術の確立
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18K14502
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
清水 美智子 京都工芸繊維大学, 繊維学系, 助教 (30759965)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 酢酸セルロース / セルロースナノファイバー / 原子間力顕微鏡 / 水処理膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、酢酸セルロース基材に表面改質を行ったセルロースナノファイバーを複合化させ、透水性と強度を両立した新規水処理膜の作製を目的とした。透水量と膜強度の両立には、疎水性である酢酸セルロース中において親水性のセルロースナノファイバーが十分に分散することが重要となる。表面改質を行うことでセルロースナノファイバーの分散性が高まり、高分子など他成分との複合材料の機械特性などが向上することは明らかにされているが、その機構は十分に明らかになっていない。すなわち、酢酸セルロースとセルロースナノファイバーの親和性を実験的に評価できる手法が求められているといえる。本年度は、セルロースナノファイバーと酢酸セルロース間の親和性について明らかにするため、2成分間の接着力を原子間力オーダーで測定可能なコロイドプローブ原子間力顕微鏡法を検討した。異なる長さのアルキル鎖を有する4級アンモニウムイオンを用いてセルロースナノファイバーの表面改質を行い、薄膜フィルムを作製した。酢酸セルロースで被覆したシリカマイクロ粒子をカンチレバーに接着し、セルロースナノファイバーフィルムに接近させた。カンチレバーの離脱時における両成分間の接着力を原子間力顕微鏡により測定することで、セルロースナノファイバーの表面改質法による酢酸セルロースとの接着力の違いを評価した。その結果、異なる表面構造により、セルロースナノファイバーと酢酸セルロース間の接着力は変化することが示された。また、表面構造の異なるセルロースナノファイバーのファイバー間相互作用が異なることで、フィルム特性が制御できることが明らかになった。以上より、セルロースナノファイバーの表面改質により、得られる複合膜の特性を制御できる可能性が見出された。
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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
研究計画において２０１８度は、セルロースナノファイバーと酢酸セルロース間の相互作用評価を行うことを予定した。実際に本年度はスウェーデン国立研究機構に赴き原子間力顕微鏡を用いた測定を行い、セルロースナノファイバーの表面改質法により酢酸セルロースとの接着力が変化することを明らかにした。また、表面改質を行ったセルロースナノファイバーフィルムに関する構造解析と特性評価を行った論文が掲載され、計画は順調に進んでいるといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の原子間力顕微鏡を用いた接着力の測定結果より、酢酸セルロースと親和性の高いセルロースナノファイバーの表面改質方法を決定し、酢酸セルロース複合膜を作製する。作製した膜の水処理膜としての性能評価や構造解析を行う。
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| Causes of Carryover |
本研究遂行に必要な測定を行う、共同研究機関でもあるスウェーデン国立研究機構における滞在が計画よりも短くなったため。次年度これまでの結果をまとめた国際学術論文に提出するための英文校正料等に当該助成金を使用するため、次年度の研究計画・助成金使用計画ともに変更はない。
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