| 研究課題/領域番号 |
19K05011
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
鈴木 昇 宇都宮大学, 工学部, 教授 (40134259)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 粉体材料 / 表面改質 / シランカップリング剤 / ロータリーエバポレーター / 迅速簡便法 / コーティング / 疎水性評価 / ロータリーエバポレーター法 / 迅速処理 / シリカコーティング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
親水性（水によく濡れる性質）の粉を疎水性（水をはじく性質）に変えること，ファンデーションに含まれる酸化チタンの光触媒活性（肌に悪い特性）を抑制することなど，微粉体材料の高機能化のための表面改質（表面の性状を変えること）が広く行われている。その表面改質手法は一般に複雑であり，多くの工程を必要とし非経済的である。本研究では，ロータリーエバポレーター（液状物質を蒸発させて取り除く装置）を用い，改質のための処理剤のロスを無くし工程を極めて少なくすることを可能とする，究極的に迅速・簡便で，工業的に利用可能な技術を開発する。
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| 研究成果の概要 |
粉体材料のカップリング剤等による迅速・簡便かつ環境に優しい表面改質技術としてロータリーエバポレーター（R E）法を提案し，以下の成果を得た。１）酸化鉄および酸化亜鉛粉体のシランカップリング剤処理による表面疎水化では，試料表面を単分子層で被覆する理論改質剤量（単層膜形成量比，R=1）での処理が可能である。２）処理時の溶媒の種類が処理後の疎水性に影響する。３）アルコール溶媒では水を添加することが有効である。４）R>1の試料では，表面改質（修飾）膜が長期保存中に継時変化して疎水性の程度が進行する。５）工業化を目途とした連続法プロセスのための有益な基礎的知見を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の表面改質手法の多くは，実験条件最適化の因子が多く，手順が複雑，洗浄・乾燥などの工程が必要であるといった課題がある。本研究により，必要量のシランカップリング改質剤での表面改質が可能であり，改質剤のロスを無くした。また，洗浄・乾燥などの後工程を省いたことで，有機物使用量の低減とエネルギー節約の面でSDGsに寄与する。一方，表面疎水性評価法を拡張しその精密化を達成したこと，改質試料の赤外分光と元素分析データの相関性を明確にしたこと，長期保存中の継時変化による修飾膜のターンオーバー現象（疎水化に進行）を見出したこと，さらには，連続プロセスのための基礎的知見を得たことなど，学術的意義は大である。
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