2022 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of ion accumulation on particle surface by zeta potential measurement with controlling applied electric field
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20K05194
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
深澤 智典 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00589187)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ゼータ電位 / 電気泳動 / イオン集積 / イオン水和 / 親疎水性 / 降伏応力 / 凝集速度 / ソフト界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、印加電場の低下にともなうゼータ電位の減少に着目し、モデル粒子を用いた印加電場を操作したゼータ電位測定および粒子の分散安定性や懸濁液のレオロジー特性の評価を行い、印加電場を操作した精密ゼータ電位測定による粒子界面におけるイオン集積状態の評価を試みた。
モデル粒子としてポリスチレンラテックス粒子およびシリカ粒子(直径数 μm, 負帯電)を用い、光学顕微鏡法により単一粒子毎に電気泳動度(ゼータ電位)を測定した。印加電場の低下にともなうゼータ電位の減少に着目し、粒子周囲のイオン集積状態の評価を試みた。特に、溶存イオン種（水和イオンエンタルピー）、粒子の親・疎水性、さらには分散媒pHがイオン集積状態に及ぼす影響について重点的に調査した。水和イオンエンタルピーの大きいイオン (より水和し易い)を含む溶液中では親水性粒子はより多くのイオンが粒子近傍に集積するため、印加電場の増大による集積層厚みの変化が顕著となった。一方、水和イオンエンタルピーの小さなイオンでは疎水性粒子の方が比較的多くのイオン集積量を有し、印加電場の増大による集積層厚みの変化が大きくなった。 すなわち、イオン集積量の多い粒子表面ではイオン集積層厚み変化が大きかった。
加えて、粒子懸濁液の凝集速度(分散安定性)およびレオロジー特性(降伏応力)も評価した。イオン集積層が厚くなる条件においてより凝集が進みやすく臨界凝集濃度が低くなった。一方で、レオロジー特性の解析においてはイオン集積層の厚みだけではその特性を予測することは困難であり、凝集体の構造やその変形・破壊に関する更なる知見が必要となることを明らかにした。
さらに、上記にて得られた結果を発展させ、高分子鎖の生えたソフト界面(高分子層)を有するモデル粒子を作製し、印加電場を操作した精密ゼータ電位測定に基づく高分子層の界面特性の立体的(精密)な評価を検討した。
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Research Products
(9 results)
