2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of functional fine bubble covered with molecular film for gas storage and release.
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19K04205
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| Research Institution | Sasebo National College of Technology |
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Principal Investigator |
田中 泰彦 佐世保工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (10512692)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
城野 祐生 佐世保工業高等専門学校, 物質工学科, 教授 (80353233)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ファインバブル / マイクロバブル / マイクロガストランスポーター / ガス収納とガス放出 / バブル安定化 / バブル機能化 / バブル発生の検出 / 分子吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バブル表面の分子吸着特性を利用した分子被膜によるファインバブルの安定化の機構解明について取り組んだ。最終年度に実施した実験では，分子膜被覆ファインバブルを含む溶液に，塩化カルシウムを添加した際に観測される，２価の陽イオンを介した膜被覆バブル同士の合一現象について調査した。被覆膜の最外層の高分子グラスト鎖にある負電荷が，カルシウムイオンを介して，数珠の様に数個連なった後，一定時間経過後に合一する様子を捉えた。当初，膜被覆バブル同士がブドウの房の様にクラスター化した状態を保持できると予想していたが，合一が起こることが分かった。合一現象を制御できるようになれば，任意サイズの膜被覆バブルの形成への展開ができる。研究期間全体を通じて，バブル表面でイオンコンプレックス膜を形成することが可能な分子の組み合わせを探索し，ファインバブル上での膜被覆の形成条件を調査した。この調査の一つとして，一層目に吸着させる分子のアルキル鎖の鎖長を変えた実験を行った。アルキル鎖長が所定の長さ以上でなければ，バブルが膜被覆されないことから，吸着分子とバブル表面の疎水性相互作用が被覆膜形成に影響していることを明らかにした。溶液調製後の安定性評価では，膜被覆バブルは水中で少なくとも１年間は存在し続けることが分かった。ファインバブルの膜被覆により，気泡中に気体を収納することは出来た。一方，意図的にバブルから膜を脱着させることによる気体放出は，達成できていない。しかし，吸着分子の疎水性と表面吸着の相関から，吸着する・吸着しない境界となる分子を設計合成し用いれば達成の可能性はある。
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