水熱法及び超臨界炭酸ガス中でのエレクトロスピニングによるナノバイオ複合材料の合成

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本研究で利用する電解紡糸(エレクトロスピニング)技術は、高分子ナノ微粒子やナノファイバーを作製する効率的な技術の一つとして広く認知されている。最近では、さまざまな高分子化合物を均質な超微粒子やファイバーへ紡糸し得ることがわかってきたものの、それらの多くは有機溶媒中に高分子化合物を溶解した原料を使用するものであり、一部は溶融状態で紡糸するものであった。しかし、これら従来技術では、高濃度の高分子化合物を溶媒に溶解させる場合、粘度が高くなるため良好かつ再現性のある紡糸が困難であった。また、粘度低減のために多量の有害有機溶媒等を使用する必要があり、廃液増大の原因となるという課題があった。その課題解決のため、我々は臨界点近傍および超臨界状態の二酸化炭素を用いた電解紡糸によるポリビニルピロリドン、ポリ乳酸、ポリビニルアルコールといった高分子化合物からナノ～ミクロンサイズのファイバーを作製する実験を行った。温度313～333K、圧力5～10MPa、印加電圧10～20kV、ノズル先端からコレクターまでの距離を8～10cm、高分子化合物の溶媒としてジクロロメタン、ジメチルスルホキシド、水などを用いて種々検討したところ、超臨界二酸化炭素中で均質なファイバーを作製し得ることを見出した。また、特定の温度、圧力、流量条件では中空ファイバーを作製し得ること、また紡糸後の降圧速度を変化させることで、中空ファイバーの肉厚を制御し得ることも明らかにした。