新規高温蓄熱振盪ゲルの開発

新型高温蓄热振荡凝胶的研制

• 批准号: 21K03894
• 负责人: 廣瀬 裕二
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03894/
• 关键词: ゾル＝ゲル転移; 振盪ゲル; 保温材; ナノシリカ; 微粒子分散系; 三次元網目; ゾル=ゲル転移; 粘度ジャンプ; 蓄熱材; ゾル・ゲル転移; 可逆ゲル

本研究ではナノシリカ粒子を分子量の大きなポリエチレングリコール(PEG)の水溶液に加え分散させた混合系は振盪によりゲル化し、その後静置するとゾルに戻る「振盪ゲル」において、ゲル状態を長時間維持し新規保温材として開発することを目指している。平均分子量400万のPEGを用いることである程度ゲル状態を長くすることができていたが、今回従来用いていた粒径11 nmのシリカに代わり、18 nmのものを用いることで大幅にゲル状態を長時間保つことができることを見出した。具体的に40℃においてPEG 0.2 wt%、シリカ15 wt%の組成では、粒径11 nmの試料が100秒程度でゾルに戻ったのに対し、粒径18 nmのものでは2時間以上ゲル状態を維持した。振盪ゲルは静置した際に熱運動で分子鎖が脱着することでゾル状態に戻るが、シリカ粒径が大きくなると粒子1個当たりの表面積も大きくなり、PEG分子鎖が吸着可能な点も増える。複数のPEG分子鎖が1個の粒子に吸着した後、そのほとんどが同時に脱着して三次元網目が消失するためには分子鎖の数が増えるほど時間を要すると予想され、これが長時間ゲル状態を維持した要因と考えられる。さらにこの試料を加熱後に恒温槽で冷却しつつ温度を測定したところ、ゲル化させた試料はより長時間高温を維持した。昨年度の11 nmシリカを用いた試料では、ゲル化させた方がゾルに戻る際に流動が発生して逆に短時間で温度が低下したが、18 nmシリカによりこの問題を解決することができた。一方、ゲルを形成する高分子として知られる4本の分枝構造を持つtetra-PEGを添加した場合では、逆にゲル状態を保つ時間が短くなった。これは分子量の小さな直鎖PEGを加えた場合と同様であったことから、tetra-PEGによる三次元網目の形成効果は小さいと言える。

This study で は ナ ノ シ リ カ particle を の large molecular weight き な ポ リ エ チ レ ン グ リ コ ー ル aqueous solution (PEG) の に plus え scattered さ せ た hybrid system は oscillation に よ り ゲ ル し, そ の after incubation す る と ゾ ル に 戻 る "oscillation ゲ ル" に お い て, ゲ を ル state for a long time to maintain し new rules on heat preservation material と し て open 発 す る こ と を refers し て い る. Average molecular weight of 4 million の PEG を with い る こ と で あ る degree ゲ ル state を long く す る こ と が で き て い た が, today back to 従 with い て い た size 11 nm の シ リ カ に generation わ り, 18 nm の も の を with い る こ と で sharply に ゲ ル state を long bao つ こ と が で き る こ と を shows し た. Specific に 40 ℃ に お い て PEG 0.2 wt %, シ リ カ of 15 wt % の で は, particle size of 11 nm の sample が degree of 100 seconds で ゾ ル に 戻 っ た の に し seaborne, particle size of 18 nm の も の で は above 2 time ゲ ル state を maintain し た. Oscillation ゲ ル は let stand し た interstate に で molecular thermal motion が lock off the す る こ と で ゾ ル state に 戻 る が, シ リ カ large diameter が き く な る と particle 1 when た り の large surface area も き く な り, PEG molecular lock が sorption possible point な も raised え る. Plural の PEG molecular lock が 1 の particle に sorption し た, そ の ほ と ん ど が に at the same time to take off the し て three dimensional mesh が disappear す る た め に は molecular lock の number が raised え る ほ ど time を す る と to think さ れ, こ れ が long ゲ ル state を maintain し た by と exam え ら れ る. さ ら に こ の sample を に after heating thermostat で cooling し つ を つ temperature measurement し た と こ ろ, ゲ ル change さ せ た sample は よ り long time high temperature を maintain し た. Yesterday's annual の 11 nm シ リ カ を with い た sample で は, ゲ ル change さ せ た party が ゾ ル に 戻 る interstate に flow が 発 raw し て inverse に で short time of low temperature が し た が, 18 nm シ リ カ に よ り こ の を solve す る こ と が で き た. Side, ゲ ル を form す る polymer と し て know ら れ る 4 this の branching structure を hold つ tetra - PEG を add し た occasions で は, reverse に ゲ ル state を bartender つ が short く な っ た. こ れ は の small molecular weight さ な straight locks PEG を plus え と た occasions with others で あ っ た こ と か ら, tetra - PEG に よ る three dimensional mesh の form sharper small fruit は さ い と said え る.

项目成果

高分子量ポリエチレングリコールを用いた 振盪ゲルの中低温域での粘度特性

高分子量聚乙二醇振荡凝胶在中低温范围内的粘度特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 廣瀬裕二;上坂優貴;小倉裕直
• 通讯作者: 小倉裕直