2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel technque to prepare capsules from acoustically levitated liquid droplets
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21K04753
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
武井 孝行 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (90468059)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 昌弘 鹿児島大学, 理工学域工学系, 教授 (50315397)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | カプセル / 音響 / 浮揚 / 気相 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、カプセル内にあらゆる有用物質を高含有させることができ、かつ、そのカプセルに意図した機能を付与できる、極めて汎用性の高いカプセル調製法の確立を目指している。それを達成するために、音響浮揚技術を採用している。初年度は、同技術を利用することで、様々な有価物質を超高効率でカプセル内に包括可能であることを示した。2年目はコア-シェルカプセル調製のための指針を確立することを目指した。浮揚液滴の固化中にカプセル壁材の表面張力が変化し、それを構造制御時に考慮することで、一定の割合でコア-シェルカプセルを調製できることを見出したが、依然として改善の余地が残されていた。そこで最終年度は、リキッドマーブルを利用して、気相中での汎用的なコア-シェルカプセル設計法を確立することを目的とした。これまでに、コアが親水性物質、シェルが疎水性物質であれば界面熱力学的にはカプセルはコア-シェル構造をとり、シェル材の方が密度が高ければ、リキッドマーブルを転がすことにより、シェル厚みの均一なコア-シェルカプセルを作製できることを示している。そこで最終年度は、コア-シェル構造が界面熱力学的に許容されない、コアが疎水性物質、シェルが親水性物質の場合で同カプセルの作製を試みたところ、シェル材の方が密度が高ければ、シェル厚みの均一なカプセルを作製できることを示した。さらに、コア-シェル構造が界面熱力学的に許容されずに、シェル材の方が密度が低い場合でも最初からコアをシェル液滴の中央に配置することにより、シェル厚みの均一なカプセルを作製できることを示した。本コア-シェルカプセル設計指針は、音響浮揚液滴を利用したコア-シェルカプセル調製にも活かすことができると考えられる。
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