Preparation of poly(ionic liquids) colloidal materials using microfluidic technology

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15340
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: Watanabe Takaichi 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60743979)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 高分子イオン液体 / マイクロ流体デバイス / 乳化 / 高粘性流体 / 単分散 / イオンゲル微粒子 / 液滴内相分離

Outline of Final Research Achievements

We developed a continuous process to preparing monodisperse ionic liquid (IL) droplets, poly(ionic liquid)s (PILs) particles and microcapsules by photopolymerization of the precursor droplets and subsequent phase separation. Introduction of diffusive solvent into dispersed phase allowed to emulsify viscous IL phase and form monodisperse IL droplets. In addition, addition of salt into IL droplets induced water uptake from the continuous phase, which lead to the formation of microcapsules with multi-layered structures.

Free Research Field

ソフトマター、マイクロ化学プロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高分子イオン液体(PIL)はイオン液体(IL)系モノマーを重合することで得られる常温で固体のILである。PILは高イオン伝導性や二酸化炭素吸収能等を有する次世代の機能性材料であるが、原料であるILは粘性が高いため、成形体は主としてフィルムに限定される。本研究ではマイクロ流体技術と相分離現象制御により、PILを連続的に単分散ゲル微粒子やゲルカプセルなどに成形できる技術を開発した。本研究によって、フロープロセスが不得手とする高粘性流体の乳化に関する学術的知見が得られた。また開発したPILゲル微粒子・マイクロカプセルは、二酸化炭素吸収剤や高温環境下で使用できる新規ゲル材料などへの応用が期待される。