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2015 Fiscal Year Annual Research Report

宇宙ステーションでの利用を目指した水/二酸化炭素分散系洗浄技術の開発

Research Project

Project/Area Number 26630383
Research InstitutionHirosaki University

Principal Investigator

鷺坂 将伸  弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (60374815)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 濱田 茂樹  弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (90418608)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywordsドライクリーニング / 超臨界二酸化炭素 / マイクロエマルション / 自己組織化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,家庭用洗濯と同等の洗浄率をもつ超臨界CO2クリーニング技術を達成させることを目的とし、H27年度では界面活性剤およびタンパク質分解酵素を含む水/CO2分散系洗浄の最適化を行うことを予定した。
H26年度では、水/CO2分散系洗浄技術用のタンパク質分解酵素として酸性で活性を保つペプシンを選択し、W/CO2分散系のモデルケースとして塩酸水(pH=3)/ヘプタン分散系を、界面活性剤には、アニオン性のスルホン酸ナトリウムを親水基にもつAerosol-OTを利用して、洗浄実験を行った。残念ながら、この場合、タンパク質の分解にペプシンがうまく機能しておらず、界面活性剤の親水基が悪影響を及ぼしていることが推測された。そこで、酵素に影響の少ないノニオン性でかつ高いCO2溶解性をもつ界面活性剤の開発を進めた。ノニオン性親水基としてよく利用されるポリオキシエチレン基は、CO2中における溶解度を大きく低下させてしまい、W/CO2分散系洗浄に利用した場合、衣服に残留し、洗浄率を悪くしてしまった。そこで、超臨界CO2系で水の分散に最も効果的・効率的であったアニオン性ハイブリッド界面活性剤の構造に着目し、アニオン性親水基を無くしたフッ化炭素―炭化水素ハイブリッド化合物を種々合成し、超臨界CO2中での水の分散能力、溶解挙動を検討した。その結果、驚くべきことに、一般的には界面活性剤とは言えないこの化合物が、水の分散に機能し、しかも臨界点近くの非常に低い圧力からW/CO2分散系を安定化させた。ここで開発されたハイブリッド化合物は、ノニオン性で非常に高いCO2溶解性を持ち、衣類との相互作用も弱いと判断されることから、宇宙ステーションにおけるドライクリーニング用のW/CO2分散系安定化剤として最良と考えられる。現在、このハイブリッド会合物とペプシンを利用した洗浄試験を繰り返しており、条件の最適化を進めている。

  • Research Products

    (34 results)

All 2016 2015 2014 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 7 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Bristol/Rutherford Appleton Laboratory(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Bristol/Rutherford Appleton Laboratory
  • [Int'l Joint Research] University of Nice-Sophia Antipolis(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      University of Nice-Sophia Antipolis
  • [Int'l Joint Research] Universiti Pendidikan Sultan Idris(マレーシア)

    • Country Name
      MALAYSIA
    • Counterpart Institution
      Universiti Pendidikan Sultan Idris
  • [Journal Article] Shape modification of water-in-CO2 microemulsion droplets through mixing of hydrocarbon and fluorocarbon amphiphiles2016

    • Author(s)
      Ci Yan, Masanobu Sagisaka, Sarah E. Rogers, Gavin Hazell, Jocelyn Alice Peach, Julian Eastoe
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 32 Pages: 1421–1428

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b03630

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effect of Fluorocarbon and Hydrocarbon Chain Lengths In Hybrid Surfactants for Supercritical CO22015

    • Author(s)
      Masanobu Sagisaka, Shinji Ono, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Azmi Mohamed, Frédéric Guittard, Sarah E. Rogers, Richard K. Heenan, Ci Yan, and Julian Eastoe
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 31 Pages: 7479-7487

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b01737

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Action of hydrotropes in water-in-CO2 microemulsions2015

    • Author(s)
      Ci Yan, Masanobu Sagisaka, Craig James, Sarah Rogers, Jocelyn Peach, Julian Eastoe
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces A

      Volume: 476 Pages: 76-82

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2015.03.010

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 効果的な原油増進回収技術を目指したCO2 foam用界面活性剤/補助剤システムの探索2016

    • Author(s)
      鷺坂将伸
    • Organizer
      平成27年度弘前大学若手・新任研究者支援事業研究成果発表会
    • Place of Presentation
      弘前大学
    • Year and Date
      2016-03-03 – 2016-03-03
  • [Presentation] Unique behavior of lyotropic liquid crystals with anionic hybrid surfactants having oxyethylated alkyl tail2016

    • Author(s)
      Masanobu Sagisaka, Yayoi Fujita, Yusuke Nakanishi, Hisayuki Takahashi, Narumi Tsuyoshi, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Frédéric Guittard, Julian Eastoe
    • Organizer
      EMN Meeting on Liquid Crystal 2016
    • Place of Presentation
      Radisson Resort Orlando-Celebration, Orlando, Florida, USA
    • Year and Date
      2016-02-16 – 2016-02-19
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超臨界流体に対する界面化学 何が違うのか?何ができるのか?2016

    • Author(s)
      鷺坂将伸
    • Organizer
      コロイドおよび界面化学部会 事業企画委員勉強会
    • Place of Presentation
      熱海
    • Year and Date
      2016-02-05 – 2016-02-06
    • Invited
  • [Presentation] Phase behavior and viscosity enhancement of nonamphiphilic fluorocarbon-hydrocarbon hybrid compounds in supercritical CO22015

    • Author(s)
      Yuuki Sato, Shunsuke Ogiwara, Shinji Ono, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Masanobu Sagisaka
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Using densely packed, hyper-branched, hydrocarbon surfactants to generate low aqueous surface tensions comparable to those attained with fluorinated surfactants2015

    • Author(s)
      Masanobu Sagisaka, Ryo Soma, Tsuyoshi Narumi, Atsushi Ohata, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Frederic Guittard, Julian Eastoe
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Solubilization of water in supercritical CO2 by nonamphiphilic fluorocarbon-hydrocarbon hybrid compounds2015

    • Author(s)
      Shunsuke Ogiwara, Shinji Ono, Yuuki Sato, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Masanobu Sagisaka
    • Organizer
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2015
    • Place of Presentation
      Honolulu, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 界面活性剤フリー水/超臨界二酸化炭素分散システムの構築と応用2015

    • Author(s)
      鷺坂将伸
    • Organizer
      新化学技術推進協会 第2回学産交流ポスターセッション
    • Place of Presentation
      新化学技術推進協会
    • Year and Date
      2015-12-03 – 2015-12-03
    • Invited
  • [Presentation] 非両親媒性分子による水/二酸化炭素マイクロエマルションの構築2015

    • Author(s)
      荻原峻介・小野真司・佐藤湧貴・佐藤広大・Craig James・吉澤篤・鷺坂将伸
    • Organizer
      2015年材料技術研究協会討論会
    • Place of Presentation
      近畿大学東大阪キャンパス
    • Year and Date
      2015-11-28 – 2015-11-29
  • [Presentation] フッ化炭素-炭化水素ハイブリッド化合物による超臨界CO₂の粘度増大2015

    • Author(s)
      佐藤湧貴・荻原峻介・小野真司・James Craig・吉澤篤・鷺坂将伸
    • Organizer
      2015年材料技術研究協会討論会
    • Place of Presentation
      近畿大学東大阪キャンパス
    • Year and Date
      2015-11-28 – 2015-11-29
  • [Presentation] Molecular Assemblies in Water/Supercritical Carbon Dioxide Mixtures as a Functional Green Solvent2015

    • Author(s)
      Masanobu Sagisaka, Shinji Ono, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Julian Eastoe
    • Organizer
      6th Asian Conference on Colloid and Interface Science (ACCIS 2015 Japan)
    • Place of Presentation
      Arkas SASEBO , Nagasaki, Japan
    • Year and Date
      2015-11-24 – 2015-11-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Interfacial Properties and Aggregation Behavior of Hydrocarbon Surfactants Having Single, Double and Triple 3,3-Dimethybutyl Tails in Water, n-Heptane and Supercritical CO22015

    • Author(s)
      Takumi Endo, Tsuyoshi Narumi, Kazuki Fujita, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Julian Eastoe, Masanobu Sagisaka
    • Organizer
      6th Asian Conference on Colloid and Interface Science (ACCIS 2015 Japan)
    • Place of Presentation
      Arkas SASEBO , Nagasaki, Japan
    • Year and Date
      2015-11-24 – 2015-11-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Aggregation Behavior of Nonionic Surfactants Having Iso-stearyl Tail and Polyoxyethylene Headgroup in Water/Supercritical CO2 Mixtures2015

    • Author(s)
      Atsushi Ohata, Koki Takahashi, Atsushi Yoshizawa, Julian Eastoe, Masanobu Sagisaka
    • Organizer
      6th Asian Conference on Colloid and Interface Science (ACCIS 2015 Japan)
    • Place of Presentation
      Arkas SASEBO , Nagasaki, Japan
    • Year and Date
      2015-11-24 – 2015-11-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Aggregate Nanostructures of Low F-content Surfactant/Water/Supercritical CO2 Microemulsions2015

    • Author(s)
      Kodai Sato, Shunsuke Ogiwara, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Julian Eastoe, Masanobu Sagisaka
    • Organizer
      6th Asian Conference on Colloid and Interface Science (ACCIS 2015 Japan)
    • Place of Presentation
      Arkas SASEBO , Nagasaki, Japan
    • Year and Date
      2015-11-24 – 2015-11-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超臨界流体中への分散技術、超臨界流体を利用した分散技術2015

    • Author(s)
      鷺坂将伸
    • Organizer
      第116回食用加工油脂技術研究会
    • Place of Presentation
      大阪リバーサイドホテル、大阪
    • Year and Date
      2015-10-16 – 2015-10-16
    • Invited
  • [Presentation] Interfacial Properties of Cationic Surfactants Having Highly-Branched Hydrocarbon Chains2015

    • Author(s)
      鳴海剛、遠藤匠、吉澤篤、Julian Eastoe、鷺坂将伸
    • Organizer
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      弘前大学文京キャンパス、弘前
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-13
  • [Presentation] Effect of The Fluorocarbon-Hydrocarbon Hybrid Compound Structure on Viscosity of Supercritical CO22015

    • Author(s)
      佐藤湧貴、荻原俊介、小野真司、James Craig、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      弘前大学文京キャンパス、弘前
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-13
  • [Presentation] Low-Fluorine-Content Surfactant for A Water/Supercritical CO2 Microemulsion2015

    • Author(s)
      佐藤広大、荻原峻介、James Craig、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      弘前大学文京キャンパス、弘前
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-13
  • [Presentation] Water-in-Supercritical CO2 Microemulsion Stabilized by Highly-Methylated Triple-Tail Hydrocarbon Surfactant2015

    • Author(s)
      遠藤匠、庭瀬美咲、鳴海剛、James Craig、吉澤篤、Guittard Frederic, Eaastoe Julian、鷺坂将伸
    • Organizer
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      弘前大学文京キャンパス、弘前
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-13
  • [Presentation] Water-in-Carbon Dioxide Microemulsion Stabilized by Nonamphiphilic Fluorocarbon-Hydrocarbon Hybrid Compounds2015

    • Author(s)
      荻原峻介、小野真司、佐藤湧貴、佐藤広大、James Craig、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      弘前大学文京キャンパス、弘前
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-13
  • [Presentation] Interfacial Properties of Hyper-Branched Double-Hydrocarbon-Tail Surfactants2015

    • Author(s)
      大畑淳、相馬諒、藤田一樹、James Craig、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      平成27年度化学系学協会東北大会
    • Place of Presentation
      弘前大学文京キャンパス、弘前
    • Year and Date
      2015-09-12 – 2015-09-13
  • [Presentation] 多分岐炭化水素系界面活性剤の水表面張力低下能力に及ぼす鎖数および共存陽イオンの影響2015

    • Author(s)
      遠藤匠、鳴海剛、藤田一樹、相馬諒、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      日本油化学会第54回年会
    • Place of Presentation
      名城大学天白キャンパス、名古屋
    • Year and Date
      2015-09-08 – 2015-09-10
  • [Presentation] 多分岐炭化水素鎖を有するジェミニ型界面活性剤の界面科学的物性2015

    • Author(s)
      鳴海剛、遠藤匠、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      日本油化学会第54回年会
    • Place of Presentation
      名城大学天白キャンパス、名古屋
    • Year and Date
      2015-09-08 – 2015-09-10
  • [Presentation] 低フッ素量界面活性剤が形成する水/超臨界CO2マイクロエマルションのナノ構造2015

    • Author(s)
      佐藤広大、荻原峻介、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      日本油化学会第54回年会
    • Place of Presentation
      名城大学天白キャンパス、名古屋
    • Year and Date
      2015-09-08 – 2015-09-10
  • [Presentation] 水/CO2混合系におけるポリオキシエチレンイソステアリルエーテルの会合挙動2015

    • Author(s)
      大畑淳、高橋孝樹、吉澤篤、鷺坂将伸
    • Organizer
      日本油化学会第54回年会
    • Place of Presentation
      名城大学天白キャンパス、名古屋
    • Year and Date
      2015-09-08 – 2015-09-10
  • [Presentation] Low Surface Energy Hydrocarbon Surfactants for Water/Air and Supercritical CO2 surfaces2015

    • Author(s)
      Masanobu Sagisaka, Tsuyoshi Narumi, Atsushi Yoshizawa, Craig James, Shirin Alexander, Frederic Guittard, Julian Eastoe
    • Organizer
      The 2015 International Symposium for Advanced Materials Research (ISAMR2015)
    • Place of Presentation
      Sun Moon Lake, Taiwan
    • Year and Date
      2015-08-16 – 2015-08-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Efficient Water Solublisation and Rod-like Reversed Micelle Formation of Hybrid Surfactants in Supercritical Carbon Dioxide2015

    • Author(s)
      M. Sagisaka, S. Ono, Y. Sato, C. James, A. Yoshizawa, S. E. Rogers, R. K. Heenan, S. Cummings, C. Yan, J. Eastoe
    • Organizer
      5th International Colloids Conference
    • Place of Presentation
      Amsterdam, Netherland
    • Year and Date
      2015-06-21 – 2015-06-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Nanostructures in water-in-supercritical carbon dioxide microemulsions stabilized by fluorinated surfactants2015

    • Author(s)
      Masanobu Sagisaka, Shuho Iwama, Shinji Ono, Craig James, Atsushi Yoshizawa, Julian Eastoe
    • Organizer
      EMN Meeting on Droplets 2015
    • Place of Presentation
      Phuket, Thailand
    • Year and Date
      2015-05-08 – 2015-05-11
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] Surfactant for stabilizing water/supercritical carbon dioxide microemulsion2014

    • Inventor(s)
      Masanobu Sagisaka
    • Industrial Property Rights Holder
      Masanobu Sagisaka
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      US9,101,894B2
    • Filing Date
      2014-06-09
    • Acquisition Date
      2015-08-11
    • Overseas

URL: 

Published: 2017-01-06   Modified: 2022-01-31  

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