水分散系における高分子の移流集積界面分割モデルの設計

水分散体系中聚合物的平流-累积界面分配模型设计

基本信息

批准号：
21H01998
负责人：
桶葭興資
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

殆どの散逸構造は一過性の現象で最終的に均一状態となるため、材料化に向けたモデル設計や利用価値が示されていない。一方、本研究の散逸構造「界面分割現象」では、水の蒸発に伴って高分子集積体がサブミクロンスケールで構造秩序化し、高分子配向膜として析出し永続的に残る。さらに、分割される空間数は物理パラメータで制御可能であることが示唆されている。この現象をモデル化するため本研究では、高分子／水系の実験、および理論を検証している。以下に具体的内容、意義、およびその重要性を記す。1. 実証モデルとして、水分散系高分子である多糖各種に加え、汎用的な水溶性合成高分子に対しても調査した。まず、自己集合性多糖の微粒子が水分散された系の移流集積界面分割現象を理解するため、試料の粘度特性評価や蒸発界面の時空間変化を通して、重要パラメータの抽出と流体力学的な無次元数を評価した。水溶性合成高分子では、適切な物理化学条件を調査し実証に結びつけた。2. 理論モデルと実験系をつなぐ速度論的解釈を進め、理論式上、重要な物理パラメータを新しく定め、その経時変化をモニタリングする実験装置を自作構築した。引き続き、実験データと理論モデルを結びつける物理因子の検証を進める。3. 本研究に関わる査読付学術論文２報を発表した。レビュー論文として、多糖の自己集合構造やマルチスケールの配向構造をまとめ、またオリジナル論文として、水分散系の界面分割法によって得た多糖膜がカチオンに対して異方応答を示すハイドロゲルに関してまとめた。これらの２報については表紙採択された。上記の研究内容について、国際学会７件含む学会発表１１件を通して活発に議論した。これらを基に本研究の多角的なアプローチが進んでおり、引き続き研究を遂行するにあたって重要なステップを踏んだ。

大多数耗散结构都是短暂的，最终变为统一，因此尚未显示出物质化的模型设计和使用价值。另一方面，在这项研究的耗散结构“界面分裂现象”中，聚合物的积累随着水蒸发而在亚微米尺度上以结构序列形成，并作为聚合物对准膜沉淀并永久保留。此外，已经提出，可以通过物理参数控制的空间数量可以控制。为了模拟这一现象，本研究检查了聚合物/水系统的实验和理论。特定内容，意义和重要性如下所述。 1。作为示范模型，我们研究了各种类型的多糖，这些多糖是水分散的聚合物以及通用水溶性的合成聚合物。首先，为了了解一个系统中的对流积累界面分裂现象，在该系统中，自组装多糖的微粒分散，我们通过评估了通过评估样品的粘度特性和蒸发界面中的时空变化来评估重要参数的提取以及无量纲的流体动力学数量。对于水溶性合成聚合物，研究并证明了适当的理化条件。 2。我们开发了一种连接理论模型和实验系统的动力学解释，并构建了一个实验设备，该设备定义了理论方程中新的重要物理参数，并且监视器会随时间变化。我们将继续研究将实验数据与理论模型联系起来的物理因素。 3。已经发表了两份与这项研究有关的同行评审的学术论文。作为审查论文，我们总结了多糖的自组装结构和多尺度取向结构，作为原始论文，我们总结了通过饮水分散剂的界面分离获得的多糖膜的水凝胶，在这些水凝胶中，多糖膜表现出对阳离子的各向异性反应。封面上接受了这两个报告。上述研究内容通过11个会议演讲进行了积极讨论，其中包括7个国际会议。基于这些，这项研究的多方面方法一直在进行，我们已经采取了重要的步骤来继续我们的研究。