界面活性剤分子の寸法効果と帯電性を利用した過冷度と氷の付着力抑制の制御

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06210
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 中央大学
• 研究代表者: 松本 浩二 中央大学, 理工学部, 教授 (60229549)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 過冷度 / 氷の付着量 / 非イオン性界面活性剤 / イオン性界面活性剤 / 界面制御 / pH / 印加電圧 / 等電点

研究成果の概要

2種類の非界面活性剤の混合の場合，母材非イオン性界面活性剤分子寸法の平均過冷度に及ぼす影響は，混合方法より大きかった．
アニオン性界面活性剤混合液を凍結した場合，銅板への正の印加電圧の上昇に従い，せん断応力が次第に増加した．異なる混合液pHと銅表面の等電点の差異により生じた界面電位により，0Ｖでも正のせん断応力となった．負の印加電圧の場合，純水から生成した氷のせん断応力より小さく，印加電圧に依らず一定となった．また，その混合液のpH変化による界面活性剤分子の帯電により，臨界ミセル濃度，平均過冷度が変化した．その結果，アニオン性界面活性剤は非イオン性界面活性剤より過冷却解消の抑制効果が高かった．

自由記述の分野

熱工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

氷の大きな冷熱を利用した冷蔵・冷却は有効であり，水産物，農産物や食品の冷蔵輸送，バイオ，薬品，化学製品等の製造過程での冷却や臓器冷却などその適応範囲は極めて広い．そのため，氷の効率的生成が重要となるが，その効率的生成の最大の阻害因子である過冷却と冷却面への氷の付着に対するより高度な制御技術の確立が重要となる．
そこで，界面活性剤やイオン性界面活性剤の分子の寸法効果や印加電圧とその極性を変えることで，界面活性剤分子の界面吸着特性を能動的に制御により,過冷度と付着力制御が可能なことを明らかにした．その結果より，過冷度と付着力をより効果的に制御することを工学的に広く実現する技術の確立が実現できた．