Polymer-grafted Cellulose Nanofiber in Solar Thermal Energy Storage

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国を挙げたセルロースナノファイバー（CNF）の基幹材料化の機運の中で，世界的にはナノセルロースをベースとしたエマルションの報告が近年相次いでいる。本研究では，相変化材料（PCM：高温で熱吸収，低温移行時に潜熱放出）を内包した水中油型（o/w）ピッカリングエマルションを設計・調製している。太陽熱エネルギーを貯蔵し，且つ特別な施工を必要としない水性塗料（住宅や温室用等）を設計することが目的である。ピッカリングエマルションの安定化剤として，表面修飾したCNFを用いる。懸念されるPCMの漏出を修飾CNFで防ぐ。既存材料の置き換えでなく，CNFの特性を活かして省エネに直接貢献したい。本年度は，高内部油相エマルション（HIPE）用の安定剤を，CNFから設計することを目指した。ここでは，両親媒性物質をグラフトしたCNF（セルロースゲル化剤（CLG）と呼ぶこととする）を使用して，o/w HIPEまたはエマルションゲルを調製した。 CLGは，ポリ（エチレングリコール）ベースの両親媒性物質（PGLE）を，さまざまな程度のPGLE置換度（DS）でのワンステップエーテル化反応によってCNFにグラフトすることによって得た。HIPEは，非常に高い油量（最大96.3％）で安定していた。光学顕微鏡，電子顕微鏡，レオロジー測定，および示差走査熱量測定によって，HIPEを特徴づけた。HIPEの安定化の有効性と油滴のサイズは，DS，CLGの濃度，および水相の量に大きく依存していた。CLGにおけるCNFの有益な効果は，より高い熱安定性（コントロール，31.4℃; CLG，57.0℃）と粘弾性の改善（臨界ひずみ：コントロール，0.3％; CLG，1.0％）から観察された。HIPEはクリーム状であった。このアプローチは，食品，化粧品，医薬品に使用され得るHIPEの製造におけるCNFの適用への道を開くものと期待される。