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2020 年度 実績報告書

マイクロ空間を利用した高分子イオン液体コロイド材料の創製と機能創発

研究課題

研究課題/領域番号 19K15340
研究機関岡山大学

研究代表者

渡邉 貴一  岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (60743979)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード高分子イオン液体 / マイクロ流体デバイス / 乳化 / 高粘性流体 / 単分散 / イオンゲル微粒子 / 液滴内相分離
研究実績の概要

マイクロ流体デバイスを用いた単分散なイオン液体液滴の乳化技術の構築とそれを鋳型として用いた高分子イオン液体イオンゲル微粒子・マイクロカプセルの製造プロセスを開発した。マイクロ流路を用いて常温で高粘性なイオン液体分散相(イオン液体モノマー、光重合開始剤、架橋剤、シリカナノ粒子を含む)を乳化したところ、ジェット流を形成し、多分散な液滴が生成された。一方で、拡散溶媒を分散相に添加したところ、単分散な液滴(変動係数 10%以下)が連続的に生成された。また、この拡散溶媒は速やかに液滴から連続相に拡散するため、乳化直後に目的とするイオン液体液滴が得られることを確認した。続いて、流路内において乳化後の液滴に紫外線を照射すると、液滴内で重合が進行し、単分散な高分子イオン液体イオンゲル微粒子が得られた。この高分子イオン液体イオンゲル微粒子は、溶媒として疎水性のイオン液体を最大で50 wt%含有できることを確認した。また、熱重量測定より、このゲル微粒子は高い耐熱性(分解温度は約400℃)を有することもわかった。
イオン液体分散相に塩を添加して同様のプロセスで液滴を調製すると、分散相と連続相の浸透圧差によって、連続相から液滴内に水が断続的に取り込まれ、液滴の構造が時間経過とともにダブル、トリプル、クアドラプル(4層)液滴に変化することがわかった。この最終的な多層構造は、液滴の初期組成によって制御できることがわかった。このような結果は、イオン液体モノマーが疎水性であるにも関わらず、塩を溶解するためにもたらされる特異な現象である。本研究によって、高粘性流体の乳化法とイオン液体や高分子イオン液体を原料としたコロイド材料設計法に関する有用な知見が得られた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Design of Clickable Ionic Liquid Monomers to Enhance Ionic Conductivity for Main Chain 1,2,3-Triazolium-based Poly(ionic liquid)s2021

    • 著者名/発表者名
      Ruka Hirai, Takaichi Watanabe, Tsutomu Ono
    • 雑誌名

      ACS OMEGA

      巻: 6 ページ: 10030-10038

    • DOI

      10.1021/acsomega.0c06173

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] One-pot synthesis of poly(ionic liquid)s with 1,2,3-triazolium-based backbones via clickable ionic liquid monomers2020

    • 著者名/発表者名
      Ruka Hirai, Tatsuki Hibino, Takaichi Watanabe, Takashi Teranishi, Tsutomu Ono
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 ページ: 37743-37748

    • DOI

      10.1039/D0RA07948K

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] セルロースナノファイバーの添加による高分子イオン液体ゲルの高強度化2021

    • 著者名/発表者名
      大江笑北, 渡邉貴一, 小野努
    • 学会等名
      第23回化学工学会学生発表会
  • [学会発表] クリック反応を利用した主鎖型高分子イオン液体の合成および評価2020

    • 著者名/発表者名
      平井瑠夏, 渡邉貴一, 小野努
    • 学会等名
      第69回高分子年次大会
  • [学会発表] クリック反応性モノマーを利用した主鎖型高分子イオン液体の作製および物性評価2020

    • 著者名/発表者名
      平井瑠夏, 渡邉貴一, 小野努
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
  • [学会発表] 高分子イオン液体イオンゲルの高強度化に関する設計指針の構築2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉貴一, 髙橋るり, 小野努
    • 学会等名
      化学工学会第51回秋季大会
  • [学会発表] クリック反応を利用した主鎖型高分子イオン液体および架橋体の開発2020

    • 著者名/発表者名
      平井瑠夏, 渡邉貴一, 小野努
    • 学会等名
      第29回ポリマー材料フォーラム
  • [学会発表] 高分子イオン液体を用いた高強度イオンゲルの開発2020

    • 著者名/発表者名
      渡邉貴一
    • 学会等名
      日本化学会中国四国支部大会2020
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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