| Project/Area Number |
09J00405
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Environmental technology/Environmental materials
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
日下 靖之 筑波大学, 大学院・生命環境科学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2009 – 2010
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2010)
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| Budget Amount *help |
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
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| Keywords | コロイド粒子 / 沈着 / マイクロ流体 / 沈着体破壊 / 移流拡散 / 粒子間相互作用 / ゼータ電位 / 荷電中和 / 付着力 |
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| Research Abstract |
本研究で開発した円柱コレクターを有するPDMSマイクロ流体チャンバーを用いて、実環境を模倣するモデルとして異符号荷電を有するコロイド懸濁液の混合系について、様々な粒径に対して沈着速度の評価を行った。その結果、同一粒径の正負帯電粒子混合系では、混合比1:1の場合にもっとも沈着速度が高く、その値は高イオン強度条件の急速沈着領域における沈着速度の約半分であること、さらに沈着速度は混合比に対して2次関数的に変化することがわかり、衝突確率から簡単なモデルで整理することができた。また沈着の直接観察が可能であるという本実験手法の特徴を利用することにより、1層目の沈着が主な初期から多層沈着へ推移していく過程を時間分解的に追跡することが可能になった。一方で、相対的に小さい粒径の正荷電粒子が共存する場合、沈着速度は塩による急速沈着領域における沈着速度よりも約3倍高い極大値を示した。SEM観察および電気泳動測定により、この増加は負荷電粒子表面にパッチ状に吸着した正荷電粒子によって荷電中和され、さらに静電的引力によって促進された結果であると考えられる。異符号コロイド粒子の大きさによって沈着速度の最大値を示すメカニズムが異なること、すなわち同じ大きさの正負荷電コロイド混合系では沈着サイトを交互に埋めていわゆるlayer-by-layer様式で沈着体が成長する場合に最も速く沈着体は成長するのに対し、相対的に小さいサイズの正帯電コロイドは負荷電コロイド表面に吸着し、パッチ状のコロイド表面を形成することによって沈着体の成長が促進することがわかった。
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