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微小時間スケールのコロイド粒子ダイナミクス定量評価手法の確立

微小时间尺度胶体粒子动力学定量评价方法的建立

基本信息

批准号：
18J02101
负责人：
呉羽拓真
金额：
$ 2.33万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題の主目的であるコロイド粒子のダイナミクス評価において、必須の評価法である動的光散乱法(DLS)を駆使することが重要であり、当該年度ではその評価法の確立を行なった。用いたコロイド粒子は、水で膨潤し、やわらかい高分子ゲルからなるハイドロゲル微粒子を採用した。このようなソフトコロイドは、希薄濃度においては通常のコロイド粒子と同様に水中でブラウン運動しているが、濃度を増加させていくと、系内で互いに圧縮されることで変形し、相互貫入することでソフトコロイドガラスと呼ばれるペースト状になる。本研究では、ゲル微粒子の濃度変化に対するダイナミクス変化をDLSにより評価し、その解析手法の確立を行なった。ゲル微粒子は、高濃度時に多重散乱を抑制できるほどの微小サイズのPoly(N-isopropyl acrylamide)からなるゲル微粒子を選択した。解析において、得られる自己相関関数(g2(τ) - 1, 以下ICF)をどのように解釈するかが重要であり、各濃度において特徴的なICFを得た。希薄濃度では従来通りゲル微粒子の並進拡散を観測したが、濃度を増加させると2つの緩和が観測された。一つ目の緩和は、ゲル微粒子自身の拡散が周りの微粒子により阻害されるジャミング化を反映している。もう一つの緩和は、ゲル微粒子内部の高分子網目の協同拡散であると考えられ、拡散係数の転移が観測できた。このダイナミクスの存在はこれまでほとんど議論されておらず、硬質微粒子のガラス化挙動では観測されない特徴的なものである。本実験から、ゲル微粒子懸濁液のダイナミクスはコロイドとゲルの特徴を示し、化粧品や増粘剤等の製品としてだけでなく、光散乱法を駆使したソフトマター物理化学の理解のための有用なモデル材料であることがわかり、DLSによる新たな評価法を確立できたと考えている。

The main purpose of this research project is to evaluate the particle size and the necessary evaluation method. It is important to establish the evaluation method in this year. It is made of Ita Uroid particles that swell in water, and also uses Ita Uroid particles that are made of polymer gel and Hiro Uroid particles. The concentration of these particles in water is expected to increase, and the pressure within the system decreases. In this study, the concentration of micro-particles was changed to DLS, and the analytical method was established. When the concentration of micro-particles is high, multiple scattering is suppressed, and the micro-particles are selected. The analysis results show that the correlation coefficient (g2(τ) - 1, ICF) is the most important factor in the analysis, and the ICF of each concentration is obtained. It is hoped that the concentration of fine particles will increase and the dispersion will be measured. The aim of this study is to mitigate the effects of particle dispersion on particle growth. The dispersion coefficient of the polymer mesh inside the particles is measured. The existence of these particles is a matter of discussion, and the movement of hard particles is a matter of measurement. This paper describes the characteristics of fine particle suspensions, cosmetics and other products, and establishes a new evaluation method for the understanding of physical and chemical properties.