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不凍タンパク質(AFP)や不凍合成高分子(AFSP)は、平衡融解点以下で氷の結晶成長を完全に止めたり、また氷の再結晶を抑制したり核生成を抑制するなど、氷に対して特殊な効果を持つことで知られており、熱工学、食品工学、低温生物工学など多くの分野での応用が期待されているが、それらの効果の統一的な理解は進んでいない。本研究課題は、AF(S)Pの凍結抑制メカニズムの解明を目的としている。
当該年度は、まずはAF(S)Pが氷の均質核生成に及ぼす影響を、W/Oエマルションと顕微鏡観察を利用した核生成温度の測定によって調べ、AFPの一種であるAFP IIIや、AFSPの一種であるポリビニルアルコール(PVA)が氷の均質核生成温度に影響しないことを確認した。さらに、よう化銀(AgI)微粒子を氷核活性物質とした場合にAF(S)Pが氷の不均質核生成に及ぼす影響を調べ、AFP I、AFP III、PVAのすべてがAgIの氷核活性をほぼ完全に抑制し、これらのAF(S)Pが氷核活性物質の存在下でも均質核生成温度近くまで水の過冷却を維持する効果を確認することができた。以上の結果から、AF(S)Pの核生成抑制効果が、氷の結晶核に対する直接的な作用によるものではなく、氷核活性物質に対する作用によるものであることがわかった。
さらに、氷スラリーを使った冷熱の蓄熱・輸送にAF(S)Pを適用する技術について前年度に引き続いて検討し、AF(S)Pの核生成抑制効果を過冷却水用熱交換器の凍結閉塞防止に適用できる可能性を示し、技術的に有用なAF(S)Pの濃度条件を実験的に調べた。
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