| 研究課題/領域番号 |
21H01639
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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26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 同志社大学 (2023)
岡山大学 (2021-2022) |
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研究代表者 |
石田 尚之 同志社大学, 理工学部, 教授 (80344133)
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| 研究分担者 |
森 隆昌 法政大学, 生命科学部, 教授 (20345929)
今村 維克 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (70294436)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円)
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| キーワード | 分散評価体系 / 非水系 / 微粒子 / 相互作用力 / 相互作用 / 有機溶媒 / 原子間力顕微鏡 / 非水溶媒 / 分散凝集 / 相互作用測定 / パルスNMR / 表面間相互作用 / 分子配向構造 / 直鎖炭化水素 / 溶媒和力 / 表面間力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
非水系の溶液を用いた微粒子分散系は、多くの工業プロセスにおいて重要であるが、非水系の分散現象は、支配要因である非水溶媒中の表面間の相互作用力への理解が不十分であるため、ほとんど体系化されていない。本研究では、表面と溶媒分子の親和性を基軸とした新しい視点に基づき、これが表面間の相互作用にもたらす影響を明らかにすることで、「表面・溶媒の種類と組合せから系の分散・凝集が予測できる」体系を構築する。
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| 研究成果の概要 |
有機溶媒中で固体表面間に働く相互作用力を原子間力顕微鏡(AFM)で測定し、また溶媒分子の表面への親和性の相関をパルス核磁気共鳴(NMR)法によって評価することで、これらが粒子の分散安定性に与える影響を検討した。表面と溶媒分子の親和性が高ければ表面間に斥力が、低ければ表面間に引力が働くことを確認し、これは表面と溶媒分子の相互作用の強弱による溶媒和層形成の有無によるものであることが分かった。同時に、表面が直鎖炭化水素等で被覆されている場合には、この溶媒和層の形成には、表面と溶媒分子の親和性以外に、鎖長や分子形状などの要因が大きく影響していることも見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
工業プロセスや製品において、化粧品、塗料から電子デバイスや電池材料に至るまで非水系液体にコロイド粒子を分散させた分散系が数多く使われている。この分散系の分散・凝集の挙動評価はこれら分散系を扱う上で最も重要であるが、分散・凝集を司る非水系で微粒子の表面間力への理解がこれまでは決定的に不足しており、プロセスの最適化は、勘や経験に依存せざるをえなかった。今回の結果は、表面と溶媒分子の相互作用の視点から、非水系での表面間力を解釈・予測できることを示したものであり、今後の科学的根拠に基づいた分散プロセスの合理的な設計や高度な制御・最適化に大いに貢献するものと考えられる。
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