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2017 Fiscal Year Annual Research Report

タンデム式超音波乳化法による分散剤フリーナノエマルション創製技術の開発

Research Project

Project/Area Number 15H03843
Research InstitutionYokohama National University

Principal Investigator

跡部 真人  横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (90291351)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywordsグリーンケミストリー / ナノエマルション / 超音波乳化
Outline of Annual Research Achievements

本研究では界面活性剤や乳化安定剤といった化学的な分散剤を一切用いることなく、周波数の異なる超音波を逐次的に照射するだけで、透明でしかも安定なナノエマルション作製を可能にする新技術「タンデム式超音波乳化法」の開発を目的とする。また、得られた各種ナノエマルションを材料合成のテンプレートへと展開し、機能性材料の創製に繋げる。さらに該技術を基盤としたナノエマルション溶液の連続的な生産システムを構築し、実用化に向けた応用提案を行うことを最終目標に掲げている。
予備研究で実施したMMAのタンデム式超音波乳化法において、用いた超音波発振子の最高周波数は2.4 MHzであり、また、それを用いた場合のMMA液滴のサイズはおよそ20 nmにとどまっている。すなわち、タンデム式超音波乳化法によってさらにどの程度のサイズにまで細分化されるのか、その限界値については依然未確認であった。そこで本年度は現在の超音波工学の技術において作製可能な発振子の最高周波数である5 MHzの超音波を導入し、これまでに実施してきた20 kHz → 500 KHz → 1.6 MHz → 2.4 MHzによるタンデム式超音波乳化法に5 MHzによる超音波乳化を加え、エマルション液滴のさらなる微細化を実施したところ、10nm程度にまでMMA液滴のサイズを細分化することに成功した。また、各周波数の超音波乳化時間とエマルション液滴の粒径分布との相関性を明らかにし、単分散性の向上を実現するための最適条件を導出することにも成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

エマルション油滴の微細化は超音波キャビテーションの作用によるため、キャビティーサイズがより微小となる5.0 MHzの超音波導入は現有の2.4 MHzまでのタンデム超音波乳化によって生成される油滴をさらに微細化するという予想を検証することが出来た。また、各周波数の超音波乳化時間とエマルション液滴の粒径分布との相関性を予定通り、明らかにし、単分散性の向上を実現するための最適条件を導出することも達成された。

Strategy for Future Research Activity

タンデム超音波乳化法の基礎原理や基盤技術がこれまでに確立されたので、今後はタンデム式超音波乳化法の実用化に向けた応用提案を行う。具体的には連続的な生産システムを構築することは想定している。

  • Research Products

    (17 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results)

  • [Int'l Joint Research] フランシュ-コンテ大学(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      フランシュ-コンテ大学
  • [Journal Article] Electrocatalytic Hydrogenation of Toluene Using a Proton Exchange Membrane Reactor: Influence of Catalyst Materials on Product Selectivity2018

    • Author(s)
      Fukazawa Atsushi、Takano Ken、Matsumura Yoshimasa、Nagasawa Kensaku、Mitsushima Shigenori、Atobe Mahito
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 91 Pages: 897-899

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180021

  • [Journal Article] Applications of Flow Microreactors in Electrosynthetic Processes2018

    • Author(s)
      Atobe Mahito、Tateno Hiroyuki、Matsumura Yoshimasa
    • Journal Title

      Chem. Rev.

      Volume: 118 Pages: 4541-4572

    • DOI

      10.1021/acs.chemrev.7b00353

  • [Journal Article] Eelectrooxidative Copolymerization of 3,4-Ethylenedioxithiophene and Benzene from a Mixture of Each Monomer2018

    • Author(s)
      Tanaka Eisaku、Tateno Hiroyuki、Matsumura Yoshimasa、Nakabayashi Koji、Kawamura Izuru、Atobe Mahito
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 91 Pages: 141-146

    • DOI

      10.1246/bcsj.20170319

  • [Journal Article] Green Synthesis of α-Amino Acids by Electrochemical Carboxylation of Imines in a Flow Microreactor2017

    • Author(s)
      Yang Qu、 Tsuneishi Chiaki、Tateno Hiroyuki、Matsumura Yoshimasa、Atobe Mahito
    • Journal Title

      React. Chem. Eng.

      Volume: 2 Pages: 871~875

    • DOI

      10.1039/C7RE00149E

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis and Molecular Weight Control of Poly(3-hexylthiophene) Using Electrochemical Polymerization in a Flow Microreactor2017

    • Author(s)
      Mizuno Masatsugu、Tateno Hiroyuki、Matsumura Yoshimasa、Atobe Mahito
    • Journal Title

      React. Chem. Eng.

      Volume: 2 Pages: 642~645

    • DOI

      10.1039/C7RE00089H

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The effect of flow-field structure in toluene hydrogenation electrolyzer for energy carrier synthesis system2017

    • Author(s)
      Nagasawa Kensaku、Kato Akihiro、Nishiki Yoshinori、Matsumura Yoshimasa、Atobe Mahito、Mitsushima Shigenori
    • Journal Title

      Electrochim. Acta

      Volume: 246 Pages: 459~465

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2017.06.081

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Organic electrosynthesis in flow microreactor2017

    • Author(s)
      Atobe Mahito
    • Journal Title

      Curr. Opin. Electrochem.

      Volume: 2 Pages: 1~6

    • DOI

      10.1016/j.coelec.2016.12.002

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cathodic Aromatic C,C Cross-Coupling Reaction via Single Electron Transfer Pathway2017

    • Author(s)
      Qu Yang、Tateno Hiroyuki、Matsumura Yoshimasa、Kashiwagi Tsuneo、Atobe Mahito
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 22 Pages: 413~422

    • DOI

      10.3390/molecules22030413

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 回転ディスク電極を用いるポリアニリン膜の構造制御型電解合成2017

    • Author(s)
      YAMADA Yoshito、MATSUMURA Yoshimasa、ATOBE Mahito
    • Journal Title

      高分子論文集

      Volume: 74 Pages: 494~501

    • DOI

      10.1295/koron.2017-0031

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 電気で駆動するフロー合成技術2018

    • Author(s)
      跡部真人
    • Organizer
      日本化学会第98春季年会
    • Invited
  • [Presentation] さらば試薬!! 電気で駆動するフロー合成技術2017

    • Author(s)
      跡部真人
    • Organizer
      第7回CSJ化学フェスタ2017
    • Invited
  • [Presentation] グリーンエレクトロケミカルプロセスの開発2017

    • Author(s)
      跡部真人
    • Organizer
      第27回グリーンケミストリーフォーラム
    • Invited
  • [Remarks] 跡部研究室

    • URL

      http://www.atobe-lab.ynu.ac.jp/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 光学活性化合物の製造装置及び製造方法2018

    • Inventor(s)
      橋本康嗣、佐藤康司、跡部真人、深澤 篤、簑島樹里
    • Industrial Property Rights Holder
      橋本康嗣、佐藤康司、跡部真人、深澤 篤、簑島樹里
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2018-021155
  • [Patent(Industrial Property Rights)] シス-二置換非芳香族化合物の製造装置及び製造方法2018

    • Inventor(s)
      橋本康嗣、佐藤康司、跡部真人、深澤 篤、簑島樹里
    • Industrial Property Rights Holder
      橋本康嗣、佐藤康司、跡部真人、深澤 篤、簑島樹里
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2018-021154
  • [Patent(Industrial Property Rights)] シス-アルケンの製造装置及び製造方法2018

    • Inventor(s)
      橋本康嗣、佐藤康司、跡部真人、深澤 篤、簑島樹里
    • Industrial Property Rights Holder
      橋本康嗣、佐藤康司、跡部真人、深澤 篤、簑島樹里
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2018-021153

URL: 

Published: 2018-12-17  

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