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高分子ゲルとしてPNIPAゲルを用い、非イオン性界面活性剤C_<12>E_5、水、油からなるマイクロエマルション微粒子をゲル中に閉じ込めた試料を作成し小角中性子散乱(SANS)実験を行った。その結果、以下の事が明らかとなった。
マイクロエマルション微粒子は高分子との浸透圧差に起因する枯渇相互作用の影響により相分離し、マイクロエマルション微粒子がドメイン構造を形成する。そのドメイン中ではマイクロエマルションは濃縮された状態にあり、秩序構造を形成する。
小角中性子散乱プロファイルは、明確な油ドメイン間の周期構造を反映する散乱ピークを与える。その周期は純粋なマイクロエマルションの場合より明らかに短く、高分子マトリックス中でマイクロエマルションが濃縮されている事を示している。
マイクロエマルション微粒子の濃度を高くすると、濃縮相の濃度も増す。
マトリックスを高分子溶液とした場合と高分子ゲルとした場合では、ナノスケールにおけるマイクロエマルションの構造に及ぼす影響は小さい。しかし、高分子ゲルとした場合の方が長周期に渡る空間不均一性は増す。
温度変化によって、マイクロエマルションの構造は球形から層状へと温度可逆的に変化した。この事は、マトリックスが高分子であっても、界面活性剤膜の自発曲率変化による相転移が引き起こされる事を示している。
ゲルの体積相転移温度以上の温度では、ナノスケールで閉じ込められた構造はゲル外へ吐き出され、ゲル中のナノ秩序構造は消失した。一旦吐き出されたマイクロエマルションはゲルの膨潤温度においてもゲル外に留まり、不可逆な相分離過程である事がわかった。一方、収縮温度において吐き出されたマイクロエマルションを水に置き換えた場合は、ゲルは再び膨潤する。
以上の結果を踏まえて、来年度は、エマルション濃度の薄い試料での実験を予定している。また、ゲルの網目サイズと微粒子サイズの関係を変化させた試料についても実験し、当初の計画通り、ゲル中への球状マイクロエマルションのトラップについてより詳細な検討を行う。
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