外場応答性を持つ保水剤の開発

具有外场响应性的保水剂的开发

基本信息

批准号：
14655353
负责人：
瀧本淳一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、外場として磁場をとりあげ、磁場により膨潤(吸水)/収縮(脱水)の転移温度や転移速度をコントロールする可能性を探った。N-イソプロピルアクリルアミド(NIPA)ゲルビーズ(直径1mm程度)の合成過程で磁性流体を加えることで、内部に磁性流体を含むビーズを作成した。合成後に洗浄し、さらに純水で膨潤させた。磁性流体中には超常磁性を示す超微粒子が含まれ、磁場により可逆的に磁化される。作成したゲルビーズに磁石を近づけるとそれに引き寄せられることから、ゲルビーズ中には磁性流体(あるいは磁性超微粒子)が、洗浄等の過程を経ても残っていることが確認される。この磁性ゲルビーズは、通常の(磁性流体を含まない)ゲルビーズと同様、LCST(40℃)で膨潤・収縮転移を示した(低温側で膨潤)。収縮比は半径で約1/4(体積で数十分の1)である。磁場(2kG)の下では転移温度は432℃に上昇した。転移速度については、磁場による加速はほとんど見られなかった。その原因としては、(1)ビーズ内に含まれる磁性流体の濃度が低いこと、(2)磁性粒子が極めて小さい(たとえば10nm)ため、ゲルのネットワークをすり抜けてしまい、粒子からゲルへ力が伝達されにくい、(3)ビーズが膨潤状態で1mm程度と小さいため、無磁場下での転移も十分速い、などが考えられる。今回、磁場による転移温度の変化が確認されたことで、磁場のON/OFFにより吸水/脱水を行う保水剤の可能性があることが明らかになった。

今年，我们已经将磁场作为外部磁场占据，并探索了使用磁场控制过渡温度和溶胀速度（吸水）/收缩（脱水）的可能性。在合成N-异丙基丙烯酰胺（NIPA）凝胶珠（直径约为1毫米）的过程中，添加了铁氟烷以形成内部含有铁氟烷的珠子。合成后，将混合物洗涤并用纯水膨胀。磁性流体含有具有超顺磁特性的超细颗粒，并通过磁场可逆地磁化。当将磁铁带到凝胶珠附近时，可以证实即使在洗涤后，磁性流体（或磁性超铁颗粒）仍保留在凝胶珠中。这些磁性凝胶珠在LCST（40°C）处表现出肿胀和收缩过渡，类似于正常（无磁液）凝胶珠（在低温侧膨胀）。收缩比约为半径的1/4（一个数十个体积）。在磁场（2kg）下，过渡温度上升至432°C。至于过渡速率，由于磁场几乎没有加速。原因是（1）珠子中包含的磁液的浓度较低，（2）极小的磁性颗粒（例如，10 nm），这会导致它们通过凝胶网络滑落，从而使强力很难从颗粒到凝胶中传播到凝胶上，并且（3）珠子在不足的磁场中也很小，因此在不流动的情况下，它们也很快磁性磁场，因此磁性磁性很快。这次，已经确认了由于磁场引起的过渡温度的变化，并且已经揭示了它可能是一种取水剂，通过打开/关闭磁场来吸收和脱水。