| 研究課題/領域番号 |
19H02660
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
原 一広 九州大学, 工学研究院, 教授 (00180993)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 海水ウラン捕集 / 資源枯渇 / 高分子ゲル吸着剤 / カーボンナノファイバー / γ線重合 |
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| 研究実績の概要 |
海水中に希薄に溶存するレアメタルを高効率に捕集することができれば、大量の海水から実用に足りる量を得ることが可能になる。そのために高分子ゲルに吸着基を導入することによって高効率でレアメタルを吸着する吸着剤を開発することが必要である。室温程度の温度でもネットワークと官能基はミクロなレベルでは激しく熱運動をしているので、吸着が熱運動によって阻害されていると考えられる。そこで高効率な吸着を実現するためには、ネットワーク中に剛直なファイバー状の物質を挿入することで熱運動を抑えることが有効ではないかと考えている。
そこで本研究では、ナノファイバーを高分子ネットワークにミクロなレベルで挿入することが吸着効率に与える影響を明らかにすることを目的としている。そのために、前年度に引き続き、化学合成高分子であるカーボンナノファイバーを組み込んだアクリルアミドゲルと、γ線重合によるセルロースナノファイバーを組み込んだカルボキシメチルセルロースゲルの試作を行った。まず、疎水性のカーボンナノファイバーを水溶液で分散させるため、分散機を導入し、ファイバーを混合したアクリルアミドゲルの作製を効率化することができ、コロナウイルス禍で実験研究が制限される中でも知見の集積が進んだ。
また、ファイバーを導入する意外に、強酸と強塩基による吸着基の相互作用の研究から、基の相互作用による高分子ゲルネットワークへの弾性・膨潤・吸着特性への影響についても調べ、吸着に関する理解が進んだ。
さらに、実験研究協力者の活動が大幅に制限されたことから、シミュレーションによる検討を行うべく、計算環境の導入も進めた。こちらは、事前に計画していた物ではないため、未だ充分な成果は得られていない。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度はコロナウイルス禍にあって、大学での活動制限に鑑みて感染防止を徹底するために研究室の活動は極めて慎重にならざるをえず、研究活動が著しく制限された。そのため、研究進捗が当初の予定通りとはならなかったが、与えられた状況の中で最善を尽くしたつもりである。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度はコロナウイルス禍による活動制限もいくぶん緩和されたので、当初の計画に追いつくべく実験研究を精力的に進めるつもりである。今後は昨年導入したカーボンナノチューブ分散用に開発された超音波分散機を使用して、より混合時間を長くし、ファイバーの量を変えるなどした上で、電子顕微鏡、X線測定、光学測定などによる構造解析と力学・元素吸着特性の評価を精力的に進めてゆく予定である。特に、吸着特性における多元素での相互作用や選択性とゲルの構造とは相関が期待されるので、それらを明らかにしてゆきたいと考えている。
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