奈良墨の原理を活用した炭素微粒子の水への分散化

利用奈良墨汁原理将碳粒子分散在水中

• 批准号: 17H00293
• 负责人: 早川 純平
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: 奈良県立西和清陵高等学校
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00293/
• 关键词: 水分散; グラフェン; 膠

墨は、奈良県の特産品であり、煤と膠から調製される炭素コロイドであることが知られている。我々は墨作りからヒントを得て、カーボンナノチューブやグラフェンを煤の代わりに用いることにより、膠を活用した新規炭素コロイド調製に取り組むことにした。種々の検討の結果、熱した膠の水溶液を炭素材料に加え、乳鉢で擦り合わせることにより10分以内にカーボンナノチューブやグラフェンの水分散液を容易に得る方法を開発した。また、調製した炭素微粒子分散液の粒子径を、動的光錯乱法により測定したところ、1μm以下であることが判った。さらに、炭素微粒子分散液のゼータ電位は、膠の水溶液と同程度の-10mV程度であることも明らかにした。続いて、主成分がゼラチンである膠の特性を活かして、炭素微粒子が均一に分散したゼリーやフィルムの調製を試みた。試行錯誤の末、ゼラチンの量を増やすことで、グラフェンやカーボンナノチューブのゲル状コロイドが調製できた。また、スライドガラスに炭素微粒子ゼラチン分散液を滴下し、ガラス棒で薄く延ばすことにより、目視では完全に均一な炭素微粒子フィルムの調製にも成功した。最後に、膠による炭素微粒子分散のメカニズムを明らかにするために、分散剤の検討及びアミノ酸組成分析を行った。ゼラチンタイプAや、寒天、コラーゲンペプチドなど様々な分散剤を検討した結果、帯電している正負の電荷に関わらず、ある程度の分子量を有するタンパク質が炭素微粒子の分散に効果的であった。また、膠のアミノ酸組成分析や食品分析の結果、膠はゼラチンに組成がよく似たタンパク質であり、グリシンを多く含む柔軟なタンパク質であることも突き止めた。この成果は、身近な材料である膠と乳鉢のみを用いて、水に溶けにくいカーボンナノチューブやグラフェンの水分散液を極めて簡便に環境負荷なく調製できることを意味しており、非常に興味深い手法であると言える。

Ink は, nara 県 の delicacies で あ り, coal と glue か ら modulation さ れ る carbon コ ロ イ ド で あ る こ と が know ら れ て い る. I 々 は ink for り か ら ヒ ン ト を て, カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ や グ ラ フ ェ ン を coal の わ り に with い る こ と に よ り, plastic を use し た new rules carbon コ ロ イ ド modulation に group take り む こ と に し た. Kind of 々 の beg の 検 results, hot し た gum aqueous solution の を carbon material に え, mortar で wipe り close わ せ る こ と に よ り 10 points に カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ や グ ラ フ ェ ン の water dispersion を easy に る method を open 発 し た. ま た, modulation し た carbon particles dispersion の を particle diameter, the light of the dynamic disorder に よ り determination し た と こ ろ, 1 mu m the following で あ る こ と が convicted っ た. さ ら に, carbon particles dispersion の ゼ ー タ potential は, glue の と aqueous solution with の - 10 mv degree で あ る こ と も Ming ら か に し た. 続 い て, principal components が ゼ ラ チ ン で あ る glue の features live を か し て, carbon particles が に uniformly dispersed し た ゼ リ ー や フ ィ ル ム の modulation を try み た. And at the end of the trial error の ゼ ラ チ ン の quantity を raised や す こ と で, グ ラ フ ェ ン や カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ の ゲ ル shape コ ロ イ ド が modulation で き た. ま た, ス ラ イ ド ガ ラ ス に carbon particles ゼ ラ チ ン dispersion を drop し, ガ ラ ス thin rod で く delay ば す こ と に よ り, visual で は に completely uniform な carbon particles フ ィ ル ム の modulation に も successful し た. Final に, glue に よ る carbon particles dispersed の メ カ ニ ズ ム を Ming ら か に す る た め に, scattered tonic の beg and び 検 ア ミ ノ acid composition analysis line を っ た. ゼ ラ チ ン タ イ プ A や, sees, コ ラ ー ゲ ン ペ プ チ ド な ど others 々 な scattered tonic を beg し 検 た results, 帯 electric し て い る positive and negative charge に の masato わ ら ず, あ る degree の を molecular weight have す る タ ン パ ク が carbon の particles dispersed に unseen fruit で あ っ た. ま た, plastic の ア ミ ノ acid composition analysis の や food analysis results, glue は ゼ ラ チ ン に composition が よ く like た タ ン パ ク qualitative で あ り, グ リ シ ン を く more contain む soft な タ ン パ ク qualitative で あ る こ と も tu き check め た. こ の results は, body nearly な material で あ る glue と mortar の み を with い に て, water soluble け に く い カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ や グ ラ フ ェ ン の water dispersion を extremely め て simple に environment load な く modulation で き る こ と を mean し て お り, very deep に tumblers い gimmick で あ る と said え る.

项目成果

Japanese Ink inspired aqueous dispersion of carbon materials

日本墨水启发的碳材料水分散体

• 发表时间: 2017
• 作者: 石戸海斗;久保真彩;中村一稀;佐々木可菜;中川侑真;吉村竜彦;早川純平
• 通讯作者: 早川純平

Japanese Ink inspired aqueous dispersion of carbon materials II

日本墨水启发的碳材料水分散体 II

• 发表时间: 2018
• 作者: 石戸海斗;中村一稀;谷山功貴;藤田健斗;早川純平
• 通讯作者: 早川純平

“奈良墨”を活用した化学教育活動

使用“Nara Sumi”的化学教育活动

• 发表时间: 2017
• 作者: 落合卓四郎、植野義明、小張朝子;他訳;早川 純平
• 通讯作者: 早川 純平