| 研究課題/領域番号 |
19H02504
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
鷺坂 将伸 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (60374815)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | 二酸化炭素 / 泡 / 水 / 分散 / ヤヌス粒子 / 分子集合体 / 表面修飾 / ナノ粒子 / 分離 / 高圧 / 表面処理 / クラスター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
二酸化炭素(CO2)流体は，脱溶媒工程を要しない省エネ・シンプルな工程を達成できる大きな魅力がある。本研究グループでは最終的に汚染物となる界面活性剤を使用せずに，高圧CO2流体中に無数のナノ水滴の分散系と，微細なCO2-in-water型泡を発生させることに成功した。これらはナノ粒子を捕捉できるため，ナノ粒子の合成または表面修飾の反応場，さらにはナノ粒子のみを選択的抽出するナノセパレーターとして利用できる。さらに，低圧時には水/CO2二相分離を起こすため，反応・抽出されたナノ粒子の分離・回収が容易に行える。そこで、本研究では，これらナノ水滴および泡を利用した魅力あるナノ粒子の合成、表面修飾、分離技術の開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
二酸化炭素(CO2)の物質溶解能力は，圧力によって大きく変化するため，圧力操作のみで脱溶媒が可能な省エネでシンプルな製造プロセスを達成できる。本研究では，汚染物となる界面活性剤を使用せずに，高圧CO2流体中に分散させた無数のナノ水滴(W/C-ND)または，微細なCO2-in-water型泡 (C/W泡)を発生させた。そして、W/C-NDを利用したナノ粒子の合成・表面処理技術とC/W泡を利用したナノ粒子の抽出・表面処理（ナノ粒子ヤヌス化）・分離・回収技術を開発した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
界面活性剤不要のW/C-NDおよびW/C泡をナノ粒子製造・表面修飾へ応用する研究は世界初であり、大量の溶媒や鋳型材料等添加物、高価な特殊装置の利用、複雑な工程など従来法の様々な欠点を克服した技術になる。原油の枯渇が迫る中，石油化学製品の利用は最低限に抑えるべきであり，本技術のような省エネルギー・クリーン・効率的なプロセスは，化石資源依存から脱する持続性社会に向けた技術として，世界中で，特に化石資源の少ない日本で貢献する。本成果は，CO2に対して未踏のナノコロイド領域を開拓し，CO2の有効利用とエネルギー・環境問題の解決の一助となる有望な将来技術を導く重要な意義をもつ。
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