| 研究課題/領域番号 |
19K05413
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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32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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研究代表者 |
岩瀬 裕希 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任研究員 (70391266)
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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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 中性子小角散乱 / レオロジー / ずり粘稠 / 紐状ミセル / カチオン性界面活性剤 / Rheo-SANS / シアSANS / 流動中性子小角散乱 / ジェミニ型界面活性剤 / 中性子散乱 / すり粘稠 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
イオン性界面活性剤水溶液に塩を加え、ずり流動を印加すると溶液の粘度が増加する（ずり粘稠）といった特異な挙動を示す。塩の添加によってミセルは球状から紐状に変化し、流動印加によりさらに構造変化することや、シアバンドと呼ばれる界面活性剤リッチなマクロな相が形成される。しかし、これらの構造変化とずり粘稠挙動の関係は不明である。本研究では、シア中性子小角散乱（Shear-SANS）により、ずり流動印加による微視的なミセルの構造変化と巨視的なシアバンド形成の同時測定を行い、ずり粘稠の発現機構を解析する。このために新型の試料セルを開発する。Shear-SANS測定結果に基づき、ずり粘稠の発現機構を解明する。
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| 研究成果の概要 |
イオン性界面活性剤水溶液に塩を加え、ずり流動を印加すると溶液の粘度が増加する（ずり粘稠）といった特異な粘性挙動を示す。その挙動と界面活性剤が形成するミセル構造の関係を調べるために、レオロジーと中性子小角散乱の同時測定（Rheo-SANS）と本研究で実現した流動SANS（シアSANS）測定を行なった。その結果、せん断速度の増加によりずり粘稠が観測される時、紐状ミセルは伸長と配向が同時に起きることがわかった。また、ずり粘稠を引き起こす前駆的な構造変化はないことも明らかとなった。さらに、シアSANSの解析より、ミセルの数や構造は、せん断速度の増加に伴って現れる速度勾配に依存することが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で得られた知見を基に、界面活性剤を含む材料の粘性挙動を制御することが可能となる。実際、界面活性剤はヒートポンプの循環水の流動抵抗低減剤としてすでに活用されているが、高性能な流動抵抗低減を実現するための材料設計指針となることが期待される。それを手がかりに開発がすすめば、省エネルギー化に直結し、社会の環境負荷低減に貢献できる。また、シアSANS測定は様々な粘性挙動の機構解明に活用できる。レオロジー測定は幅広い分野の製品開発において必須となっている。シアSANSとRheo-SANSの連携利用は様々な物質の開発研究に活用可能な技術である。
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