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2016 年度 実績報告書

吸着膜相転移をスイッチとして協同的に膜厚転移が起こる泡膜の新しい安定化メカニズム

研究課題

研究課題/領域番号 26400434
研究機関九州大学

研究代表者

松原 弘樹  九州大学, 理学研究院, 准教授 (00372748)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード界面活性剤 / 吸着膜相転移 / 泡膜の安定性 / 電気二重層
研究実績の概要

界面活性剤の吸着膜には、三次元の気体、液体、固体に対応する三つの膜状態、気体膜、膨張膜、凝縮膜が存在する。一般に、イオン性界面活性剤は、親水基間に働く静電反発のため通常は凝縮膜を形成しないとされている。本研究では、陽イオン界面活性剤の吸着膜に界面活性剤と同程度の鎖長のアルカンを混合する手法により、室温付近で、炭化水素鎖間のファンデルワールス相互作用によって凝縮膜形成が誘起される新規な吸着膜相転移を創出するとともに、これを(1)泡沫、(2)乳化系の安定性の制御に応用した。
(1)の実験では、四級アンモニウム塩型の陽イオン界面活性剤に直鎖アルカンを添加した吸着膜を用いて、泡沫の安定性を評価するモデル系「泡膜」をシェルドコらの方法にならって作成し、膨張膜から凝縮膜への相転移が陽イオン界面活性剤対イオンの界面への吸着を促進して、電気二重層を圧縮し、泡膜を不連続に薄く(不安定化)することを明らかにした。
(2)の研究では、アルカン-水界面の陽イオン界面活性剤吸着膜も気液界面吸着膜と同様の相転移を示す事をまず示し、凝縮膜形成温度の前後でエマルションの時間的な安定性が大きくことなるという大変興味深い知見を得ることができた。また、より実用的な乳化系へもこの研究成果が応用できることを示すために、補助界面活性剤としてイオン性界面活性剤とともに配合されることの多い長鎖アルカノールも、陽イオン界面活性剤と混合凝縮膜を作ることができることを明らかにした。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Durham University(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      Durham University
  • [雑誌論文] Line tension and its influence on droplets and particles at surfaces2017

    • 著者名/発表者名
      B.M. Law, S.P. McBride, J.Y. Wang, H.S. Wi, G. Paneru, S. Betelu, B. Ushijima, Y. Takata, B. Flanders, F. Bresme, H. Matsubara, T. Takiue, M. Aratono
    • 雑誌名

      Progress in Surface Science

      巻: 92 ページ: 1-39

    • DOI

      10.1016/j.progsurf.2016.12.002

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A competitive relationship between wetting of oil lens and condensed film formation of fluorinated alkanol at the air-water interface2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tokiwa, K. Ibi, T. Toyomasu, H. Sakamoto, T. Takiue, N. Ikeda, M. Aratono, H. Matsubara
    • 雑誌名

      International Journal of Nanotechnology

      巻: 13 ページ: 734-747

    • DOI

      10.1504/IJNT.2016.080355

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Unique Colloidal Systems from Simple Components -Utilization of 2D Phase Transition-2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Matsubara
    • 学会等名
      IRTG 1524 colloquium on Self-Assembled Soft-Matter Nanostructures at Interfaces
    • 発表場所
      Technische Universitat Berlin
    • 年月日
      2017-03-21
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シンプルな構成要素から誘起される複雑・多様な界面現象~吸着膜相転移の視点から~2016

    • 著者名/発表者名
      松原弘樹
    • 学会等名
      広島大学大学院総合科学研究科 要素-システム研究セミナー
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      2016-11-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 陽イオン界面活性剤-アルカン混合吸着膜の対イオン結合度に吸着膜の相転移と表面電荷密度が及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      今井洋輔
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      旭川医科大学
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [学会発表] Stability control of OW emulsion by surface phase transition2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Matsubara
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      旭川医科大学
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [学会発表] 界面活性剤混合吸着膜の組成と分子間相互作用が泡膜の物性に与える影響2016

    • 著者名/発表者名
      藤田大助
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      旭川医科大学
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [学会発表] 油/水界面における陽イオン界面活性剤-長鎖アルコール混合系の凝縮膜形成2016

    • 著者名/発表者名
      益永章裕
    • 学会等名
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • 発表場所
      旭川医科大学
    • 年月日
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [学会発表] 陽イオン界面活性剤-アルカン混合吸着膜の相転移に誘起される泡膜の膜厚転移2016

    • 著者名/発表者名
      松原弘樹
    • 学会等名
      日本物理学会秋季年会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13 – 2016-09-16

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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