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2015 年度 実施状況報告書

超撥水表面を利用した溶存ガス高感度検出および液体高効率分離

研究課題

研究課題/領域番号 15K13777
研究機関東北大学

研究代表者

三ツ石 方也  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70333903)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード超撥水 / 界面 / 多孔質 / 高分子
研究実績の概要

フッ化炭素を側鎖に有するフッ素系両親媒性高分子poly(N-1H,1H-pentadecafluorooctyl methacrylamide)(pC7F15MAA)を合成し、ナノ粒子からなる粒子薄膜形成条件を検討した。合成したpC7F15MAAを良溶媒であるハロゲン系溶媒AK-225と貧溶媒酢酸の2種類の溶媒からなる混合溶媒に溶解し、基板上にドロップキャストすることで数百ナノメートルからなるナノ粒子が凝集した薄膜を形成することを見出している。AK-225と酢酸の混合比を変えて粒子薄膜形成能を検討したところ、混合比が4:1から1:5の間で粒子薄膜が形成されることを突き止めた。さらに混合溶液濃度について調べたところ、低濃度では粒子薄膜表面を覆うようにシート状の薄膜が形成され、高濃度ではひび割れが生じた。検討の結果、0.5wt%が薄膜形成に最適濃度であることがわかった。15種類の異なる溶媒を用いて接触角を調べたところ、ハロゲン系溶媒やトルエンに対し混合比によって溶媒に対する接触角が異なることがわかった。この点についてはさらなる検討が必要である。いずれの場合も水に対しては接触角が150度以上の超撥水表面となった。非相溶性溶媒(AK-225と水)中においてpC7F15MAAがミセルを形成することを利用して平均直径50 nmのナノ粒子が作製できることを見出した。AK-225と水中で形成されるpC7F15MAA ミセルが直径280 nmの大きさを有すること、臨界ミセル濃度がモノマー換算で0.02mol/Lと求められ、低分子フッ素系表面活性剤と同等であることに着目し、pC7F15MAAナノ粒子が一つのミセルから形成されることを突き止めた。

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

アミド結合を有したフッ素系両親媒性高分子を合成し、混合溶媒を使用することで超撥水性を示し、多孔質の粒子薄膜の作製条件を明らかにすることができた。

今後の研究の推進方策

フッ素系両親媒性高分子について、ホモポリマーだけではなくコポリマーとしての粒子薄膜制御能について検討する。さらに、フッ素系両親媒性高分子の合成方法をラジカル重合のみならず、高分子反応などについて検討する。

次年度使用額が生じた理由

当初計画していたよりも物品費が抑えられたため。

次年度使用額の使用計画

本年度は、消耗品および成果報告や共通機器利用により有効に予算執行を行う。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Surface Wettability of Amphiphilic Fluorinated Polymer Thin Films2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Gao, Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Tokuji Myashita, Masaya Mitsuishi
    • 雑誌名

      Polymer Bulletin

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s00289-016-1668-5

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Amphiphilic Fluorinated Polymer Nanoparticle Film Formation and Dissolved Oxygen Sensing Application2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Gao, Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Tokuji Miyahita, Masaya Mitsuishi
    • 雑誌名

      Journal of Physics, Conference Series

      巻: - ページ: -

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Amphiphilic Fluorinated Polymer Nanoparticle Assemblies for Dissolved Oxygen Sensor Application2015

    • 著者名/発表者名
      Yu Gao, Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Tokuji Miyashita, Masaya Mitsuishi
    • 学会等名
      India-Japan Expert Group Meeting on Biomolecular Electronics & OrganicNanotechnology for Environment Preservation
    • 発表場所
      Kyushu Institute of Technology (Kitakyushu)
    • 年月日
      2015-12-22 – 2015-12-25
    • 国際学会
  • [学会発表] フッ素系両親媒性高分子薄膜のナノ空間を利用した高感度溶存酸素センサーへの応用2015

    • 著者名/発表者名
      高宇、朱慧娥 、山本俊介、宮下徳治、三ツ石方也
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大(仙台)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] フッ素系高分子ナノシートのフォトパターンおよび表面濡れ特性の考察2015

    • 著者名/発表者名
      高宇、朱慧娥 、山本俊介、宮下徳治、三ツ石方也
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      東北大(仙台)
    • 年月日
      2015-09-15 – 2015-09-17
  • [学会発表] Surface Wettability of Amphiphilic Fluorinated Polymer Thin Films2015

    • 著者名/発表者名
      Yu Gao, Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Tokuji Miyashita, and Masaya Mitsuishi
    • 学会等名
      2015 KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-09-06 – 2015-09-09
    • 国際学会
  • [備考] 東北大学多元物質科学研究所高分子ハイブリッドナノ材料研究分野

    • URL

      http://www2.tagen.tohoku.ac.jp/lab/mitsuishi/

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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