2009 Fiscal Year Annual Research Report
植物バイオマス資源からの均一ナノファイバー製造に関する基盤技術の構築
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20380101
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
矢野 浩之 Kyoto University, 生存圏研究所, 教授 (80192392)
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| Keywords | セルロース / ナノ材料 / バイオマス / ナノファイバー |
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| Research Abstract |
前年度までに、様々なバイオマス資源からグラインダー処理で製造したナノファイバーのモルフォロジーおよび力学特性について検討した結果、原料によらず20-50nm程度のナノファイバーが得られること、それらの弾性率や結晶性には大きな差異が無いことが明らかになった。この成果を踏まえ、本年度は、より簡便で、かつグラインダー処理と同等のナノファイバーを製造する技術について検討した。その結果、脱リグニン処理した木粉を、0.5-1%の水溶液濃度で高速ブレンダーにより約40000rpmで10-30分間撹拌することで、グラインダー処理と同等のナノファイバーが得られることが明らかになった。木粉パルプの高速ブレンダー撹拌によるナノ解繊過程について、SEMや光学顕微鏡を用いて観察したところ、パルプ表面のS1層が撹拌過程で剥がれ、続いてS2層が膨潤することで一気にナノ解繊が生じる解繊機構とパルプがちぎれて微少なフラグメントとなり、その後、ナノ繊維化する解繊機構の二種類があることが認められた。また、前者のナノ解繊機構では短時間の撹拌で均一ナノファイバー化しやすいことも認められた。さらに、水とDMSOの混合溶液を撹拌媒体として用いることで、木粉パルプの解繊性は変化した。このことより、セルロースとの親和性に優れた膨潤剤を水に添加することで、より高効率でナノ解繊できる可能性が示唆された。以上の結果から、従来のグラインダーや高圧ホモジナイザーを用いたセルロースナノファイバー製造技術とは異なるナノ解繊手法が開発されたといえる。
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