2022 Fiscal Year Research-status Report
シリカ粒子の溶媒による臨界溶解濡れを応用したピッカリングエマルションの物性制御
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22K03551
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
松原 弘樹 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (00372748)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ピッカリングエマルション / 臨界溶解濡れ / 界面張力 / 解乳化 / 乳化状態の制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、シリカ粒子（直径100nm）を用い、34℃付近に下部臨界溶解点を持つ、水と2,6 ルチジン混合溶液についてピッカリングエマルションを調整し、その物性と液液界面張力の相関について研究を行った。
初めにシリカ粒子の濃度を変数として、実験室の環境で適切に（1か月適度の期間で）乳化安定性の試験が可能なシリカ粒子濃度の条件を調査し、水相に2wt%でシリカ粒子を分散させたサンプルを最適条件として決定した。
次に60℃～40℃まで5℃間隔で、シリカ粒子の水分散液（5mL）に同量のルチジンを加えて、超音波ホモジナイザーを用いてピッカリングエマルションを調整した。目視観察、DLS測定、顕微鏡観察などを組み合わせ、1～２週間程度の経時安定性を調べたところ、液液界面張力が大きくなるにつれて連続的にピッカリングエマルションの合一速度が遅くなることがわかり、界面張力の値とピッカリングエマルションの経時安定性には明確な相関があることが確かめられた。また、60℃で調整したサンプルを臨界溶解点に向かって連続的に降温する条件では、申請時に予想した通り、界面張力の急激な低下に伴う、ピッカリングエマルションの自発的な解乳化を実現することができた。
また、それぞれの温度で調整したピッカリングエマルションの平均粒径にも有意な差が観察され、界面張力を利用した粒径制御にもある程度の見通しをつけることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定通り、シリカ粒子、水、ルチジン系において、臨界溶解点近傍では界面張力を温度で効果的に制御できること、そしてそれがピッカリングエマルションの物性（経時安定性、粒径など）と明確な相関を示すことを明らかにすることができた。また、計画書に記載したもう1つの実験系であるシリカ粒子、シクロヘキサン、メタノール系についても定性的には、同様の結果が得られることもすでに明らかにしており、現在、1報目の論文を執筆、投稿準備中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、臨界指数を用いた界面張力の理論的な表現を解乳化温度の解析によって決定し、液液界面でのシリカ粒子の接触角をヤングの式を用いて評価する段階に研究を進め、そこで得られた界面張力と接触角の関係と、乳化安定性、ピッカリングエマルションの粒径を用いて、界面張力と温度を変数として、ピッカリングエマルションの物性相関図を作成する予定である。
また、この段階では実験の進捗状況に応じ、シリカ粒子以外の粒子についても同様の実験を行うことで、汎用的な（粒子や溶媒の種類によらない普遍性のある）相関図の作成にも挑戦したい。
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