外場応答性を持つ保水剤の開発

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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。