2021 Fiscal Year Research-status Report
Controlling hierarchical structure of polymer materials through rapid phase transition within non-equilibrium droplets formed in microspace
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21K04749
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
渡邉 貴一 岡山大学, 自然科学学域, 研究准教授 (60743979)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 液滴内相分離 / マイクロ流路 / in situ観察 / 多成分系液滴 / 非平衡相分離 / 自己乳化 / マイクロカプセル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ流路内を流れる多成分系液滴(例：高分子/良溶媒/共溶媒)の内外で、急激な温度変化や高速な溶媒の移動を誘起すると、液滴内で逐次的な相分離と高分子析出が同時に進行する非平衡状態となり、回分式反応器では形成が困難な鈴型構造や共連続構造などの多彩かつ階層的な相分離構造を有する微粒子が連続的に生成される。しかし、これら階層構造の形成機構や制御方法は未解明である。本研究では、マイクロ流路内の多成分系液滴において、非平衡相転移を誘起する因子を探索し、溶媒拡散の速度や微粒子の固化時間、液滴の粘度変化が微粒子の構造に及ぼす影響を明らかにする。
初年度は、イオン液体系モノマー、水、良溶媒を含む三成分系液滴内で起こる非平衡相分離現象をマイクロ流路内でin situ観察した。初期液滴組成の水量が増えるにつれて、得られる液滴の層数が増加する傾向が見られた。今回の系では、初期組成を調整することによって１層から５層の多層構造の液滴を調製できることがわかった。また、各構造の液滴を重合すると、その構造を維持したまま、重合が進行し、多層構造のマイクロカプセルが得られることも確認した。さらに、得られたカプセルのアニオンを交換すると、マイクロカプセル調製後でもマイクロカプセル膜の親水・疎水性を変更できることがわかった。このような非平衡相分離を駆使した多層構造調製プロセスは、イオン液体系モノマーに限らず、メタクリル酸メチルやスチレンのような汎用性モノマー系にも適用できることもわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
多層構造のマイクロカプセル調製プロセスとその層構造制御手法を提案できたため。また、そのプロセスが多種のモノマーに適用できることもわかったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでは主として、重合性を有するモノマーを含む多成分系液滴内での非平衡相分離現象を扱ってきた。次年度以降は、重合系の液滴だけでなく、貧溶媒析出によって膜を形成する多成分系（四成分系）液滴での非平衡相分離現象の理解を進める。
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