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2010 Fiscal Year Annual Research Report

ビーズミル分散を利用した電気泳動型ナノ粒子分級装置の開発

Research Project

Project/Area Number 21760610
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

山本 徹也  広島大学, 大学院・工学研究院, 助教 (10432684)

Keywords電気泳動 / ビーズミル / 分級 / CFDシミュレーション / AFM
Research Abstract

ビーズミル分散装置により分散したシリカナノ粒子は,粒子径が小さくなるにつれて,そのゼータ電位の絶対値は高まることがAFMを利用した研究により明らかになっている。平成22年度は,この特性とElectrical Field Flow Fractionationの原理を利用した電気泳動型ナノ粒子分級装置の開発を行った。これまで流れ方向に対して垂直・鉛直方向に電圧を印加した装置を試作したが,シリカ粒子と水との密度差と重力が流れに影響し,層流場の形成を妨げていた。このため分級精度の低下を引き起こしていた。そこで今回は,厚さ20mm,幅50mm,全長850mmの装置を試作し,流れ場に対して直交し水平方向へ粒子が電気泳動するように電極を設置した。入り口部を三分割し,その中央から粒子懸濁液を,両端から水を流し,粒子が電極に直接接触することを回避した。その結果,密度差と重力に起因する粒子懸濁液の流れの乱れが低減され,わずか5Vの電圧を印可するだけで50~300nmのシリカ粒子の分級に成功した。さらに分級精度の向上を図るためにCFDシミュレーションにより装置内部の流動解析を行ったところ,粒子懸濁液と水の各入り口部における流量を調節し,粒子に流れ速度勾配に起因する揚力を与えることにより粒子懸濁液の拡散を抑制し,粒子を直進させることが可能であることが分かった。このことを利用することにより,5~10Vの電圧を印加し50~200nmのシリカ粒子の高精度分級に成功した。本装置はシリカナノ粒子の分級に適用したが,水との密度差の小さい高分子粒子の分級にも効果的であると考えられる。

  • Research Products

    (11 results)

All 2011 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Classification of Particles by Centrifugal Separator and Analysis of the Fluid Behavior2011

    • Author(s)
      Tetsuya YAMAMOTO, Tomohiko SHINYA, Kunihiro FUKUI, Hideto YOSHIDA
    • Journal Title

      Advanced Powder Technology

      Volume: (掲載決定)

  • [Journal Article] AFM investigation of the surface properties of silica particles dispersed by bead milling2010

    • Author(s)
      Tetsuya YAMAMOTO, Yoshitaka HARADA, Kunihiro FUKUI, Hideto YOSHIDA
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects

      Volume: 362 Pages: 97-101

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 流れ場を制御した電気泳動型分級装置の分級性能2011

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      化学工学会 第76年会
    • Place of Presentation
      東京農工大
    • Year and Date
      2011-03-22
  • [Presentation] 電気泳動を利用したナノ粒子分級装置の開発2010

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      国際粉体工業展東京2010
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト
    • Year and Date
      2010-12-02
  • [Presentation] AFMによるナノ粒子物性評価とナノ粒子分級技術の開発2010

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      2010年度粉体工学会秋期研究発表会
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト(招待講演)
    • Year and Date
      2010-12-01
  • [Presentation] Classification of Nanoparticles using Electrical Field-Flow Fractionation2010

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      Core-to-Core 2010 World Network Seminar on Advanced Particle Science and Technology
    • Place of Presentation
      京都みやこめっせ
    • Year and Date
      2010-11-24
  • [Presentation] ビーズミル分散と電気泳動を利用したナノ粒子分級装置の開発2010

    • Author(s)
      立川貴久, 山本徹也, 福井国博, 吉田英人
    • Organizer
      第3回化学工学3支部合同徳島大会
    • Place of Presentation
      徳島大学
    • Year and Date
      2010-10-23
  • [Presentation] 水平電場を与えたときの電気泳動型分級装置の性能2010

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      化学工学会 第42回秋季大会
    • Place of Presentation
      同志社大学
    • Year and Date
      2010-09-07
  • [Presentation] Classification of Particles Dispersed by Bead Milling using Electrical Field-Flow Fractionation2010

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      第40回・JSPS(先端研究拠点事業)先進微粒子ハンドリング科学:JSPS-ETH若手研究者合同セミナー
    • Place of Presentation
      スイス連邦工科大学,スイス
    • Year and Date
      2010-08-15
  • [Presentation] 遠心場・電場を利用したナノ粒子分級装置の開発2010

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      平成22年度第1回分級ふるい分け、粉砕分科会 合同分科会
    • Place of Presentation
      日清製粉(株)東灘工場(招待講演)
    • Year and Date
      2010-06-18
  • [Presentation] 粒子径制御のための湿式粉体プロセスの開発に関する研究2010

    • Author(s)
      山本徹也
    • Organizer
      2010年度粉体工学会春期研究発表会
    • Place of Presentation
      京大会館(招待講演)
    • Year and Date
      2010-05-26

URL: 

Published: 2012-07-19  

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