2015 Fiscal Year Annual Research Report
オイル劣化度のオンサイト診断を可能とする新規センサの開発
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26630336
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
兵頭 健生 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (70295096)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 康博 長崎大学, 工学研究科, 教授 (20150518)
上田 太郎 長崎大学, 工学研究科, 助教 (10524928)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 酸価 / センサ / オイル / イオン交換膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在、エンジンオイルや工業用潤滑油などの劣化を診断するために、粘度や誘電率、コンダクタンスなどを測定する装置が開発され、その一部は実用化されている。しかし、よりダイレクトにオイルの化学的な劣化状態（酸性度）を迅速で高精度に評価できるデバイスが切望されてきた。そこで本研究では、小型で水溶液中のpHを迅速・正確に測定できるイオン感応型電界効果トランジスタ (IS-FET) を利用して、油中の酸性度をより速く、簡便に評価できるセンサを開発することを試みた。
昨年まで検討してきたトクヤマ製カチオン交換樹脂 (CER) 溶液を塗布したIS-FETでも，参加した油の酸性度の違いを比較的はっきりと確認できたが，Nafion 117（SIGMA-ALDRICH 製）を塗布したIS-FETのほうが，より酸性度の違いをはっきりと確認することができた。N117膜の膜厚（約9.5 μm）がCER膜（約21.4 μm）に比べて薄かったことが主原因と考えられるが、N117膜のカチオン導電性がCER膜より高かったことも一因と考えられる。さらに，N117に合成ゼオライト粉末A-3（東洋曹達工業製）あるいはポリエチレンイミン（東京化成工業製）を混合することで特性の改善を試みた。その結果，ポリエチレンイミンを添加すると，酸化された油に浸漬してもほとんど応答しなくなってしまったのに対して，ゼオライト粉末を添加した試料では，応答の大きさはあまり大きくなかったものの，応答速度がかなり大きく改善された。これは，ゼオライト粉末を添加したことで化学的・物理的にオイルから交換膜中へのプロトンの移動が速くなったためと考えられる。これらの詳細なメカニズムをさらに明らかにすることで，より良好な特性の油の酸性度評価用センサの設計手法が確立できると考えている。
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