| 研究課題/領域番号 |
15H04524
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
齋藤 継之 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (90533993)
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| 研究分担者 |
斎藤 幸恵 東京大学, 農学生命科学研究科, 准教授 (30301120)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | セルロース / エアロゲル / 発泡体 / 断熱性 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は、空隙率・細孔径・比表面の異なるセルロースナノファイバー（CNF）エアロゲルについて、伝熱特性を比較した。ナノポーラスなエアロゲル１・２は、２種の異なる工程で調製した。エアロゲル１は、CNF分散液に希酸を加えてゲル化し、液体二酸化炭素で溶媒を置換後、超臨界乾燥することによって調製した。エアロゲル１は、よく孤立したCNFのネットワーク骨格を有する。エアロゲル２は、CNF分散液にt-BuOHを加えてゲル化し、t-BuOHで溶媒を置換後、凍結乾燥することによって調製した。エアロゲル２は、CNFが部分的に凝集したネットワーク骨格を有していた。マクロポーラスな発泡体状のエアロゲル３は、CNFの水分散液を直接凍結乾燥することによって調製した。分散液を液体窒素中で急速凍結すると、ミクロンスケールの氷晶が形成し、その周りにCNFが局在化する。氷晶を昇華させると、局在化したCNFの膜状凝集体を固相とするマクロポーラスな発泡構造体が得ることができる。これら３種のエアロゲル試料のについて、固相の体積分率に対する熱拡散率を比較したところ、log-log plotにおいて線形関係を示すことが見出された。log-log plotの直線の傾きは、固形分率への依存性を示す。エアロゲル１、２、３の各傾きは、それぞれ-0.6、-0.5、-1.6であった。すなわち、エアロゲル１・２と比較して、発泡体状のエアロゲル３の熱拡散率αは、固形分率が増加したとき、著しく低下した。これは、エアロゲル３の膜状固相が形成する閉塞的な細孔構造が、温度勾配の緩和を著しく遅らせることができることを示している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成２７年度は、構造の異なるCNFエアロゲルについて、伝熱特性を比較し、効率的な断熱性を発現する固相構造を明らかにした。当初、エアロゲルを炭化して得られる新規ナノカーボン材料についても構造決定まで進展させる予定であったが、想定よりもプロセスに時間がかかってしまうため、解析が計画に追いついていない状況である。
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| 今後の研究の推進方策 |
２７年度に引き続き、ナノカーボン材料の形成と解析のトピックを進展させ、２８年度内には構造解析まではまとめる予定である。また、蒸発乾燥により形成させるCNFキセロゲルについても、２８年度は着手する。
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