2002 Fiscal Year Annual Research Report
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13450317
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
東谷 公 京都大学, 工学研究科, 教授 (10039133)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神田 陽一 京都大学, 工学研究科, 助手 (60243044)
宮原 稔 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60200200)
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| Keywords | 原子間力顕微鏡 / 吸着 / 表面 / 水溶液 / 表面間力 / 高分子 |
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| Research Abstract |
高分子電解質は、コロイド分散系の凝集剤や安定剤として下水処理や鉱工業など様々な分野に応用されている。この凝集・安定効果の評価・制御は、ほとんど経験に頼っているのが現状である。効率的なプロセスのためには、操作条件とともに性能のよい高分子開発が必要であるが、そのためには界面における高分子の吸着構造及び吸着した表面間相互作用力を理解することが必要である。本年度は、両性高分子の雲母板表面への吸着構造を原子間力顕微鏡(AFM)によりin situ観察することを試みるとともに、表面間力との関係を検討した。その結果、両性高分子のin-situ観察に成功するとともに以下の結論を得た。(1)高分子が両性となるpHが中性の領域では、高分子の構造は分子内の静電引力により丸まり塊状に吸着するが、低pH域では正電荷が優勢となり拡がって鎖状に吸着する。(2)高分子の吸着に伴う表面間の立体斥力は、その発生距離がpHの上昇とともに増加する。これはpHとともに吸着層が厚くなることを示し、上記のAFM観察結果と整合する。このとき両表面を押し付けて吸着構造を破壊した際に生じる付着力はpHに依存しない。これは溶液のpHが凝集効果に影響を与えないことを示す。また実際上併用されることが多いポリ塩化アルミニウムの効果を検討した結果、次の結論を得た。(3)ポリ塩化アルミニウムを吸着させて改質した表面には、非常に小さく丸まった高分子が高密度に吸着する。(4)改質表面に高分子が吸着すると、表面間には強い付着力が生じる。これは、負電荷表面上に多価の正電荷が局在化し、強い静電気引力が生じたためと推定された。これは高い凝集効果を示すとされる経験的知見と整合する。
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[Publications] Ko Higashitani: "Effects of particle deformability on interaction between surfaces in solutions"Langmuir. 19(1). 110-117 (2003)
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[Publications] Ko Higashitani: "Optical observation of gas bridging between hydrophobic surfaces in water"Jo Colloid Interface Sci.. 253(1). 112-116 (2002)
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[Publications] Ko Higashitani: "Origin of long-range attractive force between surfaces hydrophobized by surfactant adsorption"Langmuir. 18(15). 5713-5719 (2002)
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[Publications] Minoru Miyahara: "Interaction forces between nanoparticles in diol-water mixtures : A molecular dynamics study with coarse-grained model"Langmuir. 18(10). 4171-4178 (2002)
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[Publications] Minoru Miyahara: "Freezing point elevation in nanospace detected directly by atomic force microscopy"Stud. Surf. Sci. Catal.. 144. 411-418 (2002)
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[Publications] Yoichi Kanda: "Origin of the apparent long-range attractive force between surfaces in cyclohexane"Adv. Powder Technol.. 13(2). 149-156 (2002)
