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2013 年度 実績報告書

高分子ゲル複合QCMを用いた簡易砒素モニタリングシステムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23510092
研究機関東洋大学

研究代表者

清田 佳美  東洋大学, 経済学部, 教授 (60216504)

研究分担者 鈴木 孝弘  東洋大学, 経済学部, 教授 (30192131)
キーワードハイドロゲル / 吸着 / 水晶振動子 / 粘弾性解析 / クライオ測定 / マイクロセル
研究概要

ポバール系、エマルション、固液相変化を呈するソフトマテリアルのQCM基本応答の温度依存性について検討した。クライオ条件ではポバール系は15wt%濃度でポリマー相の相分離・ポリマーのバンドル形成が進行し、これとともに相分離した自由水を含む空隙サイズが大きくなる事を確認した。この空隙は凍結ー融解のプロセスが繰り返されると成長し、満たしている純水の過冷却温度が低温側にシフトすることを熱分析ならびにQCMのアドミッタンス解析によって明らかにした。エマルション系では、粘度の高いエマルションは比較的温度に対して構造安定的に降るまい、QCMの応答に及ぼす影響が小さい事が認められた。冷凍耐性を失う温度以下に供すると構造崩壊し、QCMの応用は著しく変化し、各構成成分の応答を重ねあわせた粘弾性特性になる事を確認した。上記のソフトマテリアル中に活性炭微粒子を分散したマイクロゲルを合成し、これをターゲット分子を含む溶液(模擬環境水)と接触させ、QCM応答を調べた。いずれも、吸着に伴うQCM応答の変化を観測する事ができ、センサとしての適用性を確認した。ATカットしたQCMの温度依存性は古くから知られているが、急激な温度変化をした場合には歪が蓄積し、水晶の歪による振動数変化と測定対象物質の粘弾性変化による振動数変化の区別が困難になることを改めて確認した。また、ひとたび歪が蓄積するとひずみの緩和・解消に時間を要すること、緩和時間は電極材料に依存することが実験的に確認できた。今後、ゲル体のネットワーク構造、吸着剤の粒径及び固定化形態およびその手法についてより詳細な検討により実用的なセンサ開発に近づけたい。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] Adsorption property of clay-polymer conjugates for rare earth elements2013

    • 著者名/発表者名
      清田佳美
    • 雑誌名

      東洋大学紀要自然科学篇

      巻: 57 ページ: 83-93

  • [雑誌論文] Viscoelastic behavior of thermo-responsive hydrogel during temperature swing process - measurement of viscosity free mass effect via QCM-A -2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshimi Seida
    • 雑誌名

      Tans. Mat. Res. Soc. Jpn.

      巻: 38(4) ページ: 651-654

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 層状無機化合物の層間有機分子配向と乳化特性 -エマルションの構造安定性に及ぼす層間電荷密度の影響-2013

    • 著者名/発表者名
      清田佳美
    • 雑誌名

      東洋大学紀要自然科学篇

      巻: 57 ページ: 73-81

  • [雑誌論文] QCMを用いたハイドロゲルの局所粘弾性観察2013

    • 著者名/発表者名
      清田佳美
    • 雑誌名

      ゲルの安定化と機能性付与・次世代への応用開発

      巻: 該当無し ページ: 238-242

  • [学会発表] Viscoelastic characterization of soft material using QCM‒A2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Seida
    • 学会等名
      IUMRS-ICA2014
    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      20140824-20140830
  • [学会発表] 解析解の利用による濃度減衰曲線を用いた粒子内拡散係数の簡便な決定法2014

    • 著者名/発表者名
      高曽根、清田、中山、古谷
    • 学会等名
      化学工学会第79年会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 年月日
      2014-03-20
  • [学会発表] クライオQCMによるゲル体の粘弾性測定2013

    • 著者名/発表者名
      清田佳美,若本悟
    • 学会等名
      化学工学会第45回秋季大会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130916-20130918
  • [学会発表] QCM Observation of Soft Material under Cryo-condition2013

    • 著者名/発表者名
      清田佳美
    • 学会等名
      第23回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜市開港記念会館
    • 年月日
      20130909-20130911

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公開日: 2015-05-28  

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