Development of an ionic liquid self-propelled droplet system extracting environmental pollutants from aqueous phase

离子液体自驱动液滴系统的开发从水相中提取环境污染物

• 批准号: 22K05199
• 负责人: 南齋 勉
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shizuoka Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05199/
• 关键词: アクティブマター; ソノケミストリー; 非線形; イオン液体; マランゴニ効果; 非平衡; ソノルミネッセンス; ソフトマター

我々がこれまでに報告してきた界面活性剤水溶液中の自走油滴現象は、ガラス基板に吸着している陽イオン界面活性剤と油滴中の陰イオン種との会合反応により、油滴周囲の界面張力が変化することで起こる。その中で、極性が高い油滴溶媒ほど走行速度が大きくなることが分かってきたが、極性の高い溶媒は水相と相互溶解するため、水中で液滴系を形成することが難しい。本研究では、極めて高極性で、かつ水に難溶性の液体である常温溶融塩(イオン液体(IL))を液滴溶媒として使用し、液滴自走現象の走行機構を支配するガラス基板上での濡れ性について、イオン液体と界面活性剤の種類を変えて検討した。アンモニウム系とイミダゾリウム系のいずれのイオン液体においても、炭素鎖が短い方が水相中の接触角は高くなり、時間の経過とともに接触角の低下が見られた。これは、イオン液体と界面活性剤の疎水基同士が疎水性相互作用により親和することで、接触角が低下したと考えられる。更に、塩基性条件の水相中の方が接触角の低下が見られた。これは、界面活性剤が非解離状態になることでイオン液体との疎水性相互作用がより強く作用したと考えられる。接触角の経時変化を測定する中で，あるアンモニウム系イオン液体のみ、自走現象が確認された。これまでの研究から、液滴の自走現象には、濡れ現象と脱濡れ現象の繰り返しが重要であることがわかっているが、イオン液体の液滴の自走時においても、濡れ（接触角が低くなる）現象と脱濡れ（接触角が高くなる）現象が繰り返し起こっていることが確認された。また，水相中のイオン液体の界面張力の測定結果から，水相に界面活性剤や塩基が含まれる系では，界面の不安定性が確認され，この不安定性が自走現象のトリガーとなることが示唆された。

This paper reports the phenomenon of self-propelled oil droplets in aqueous solutions of interfacial active agents, such as adsorption on the substrate, condensation of anionic species in oil droplets, and interfacial tension change around oil droplets. The medium and high polarity solvent droplets travel at a high speed, and the high polarity solvent droplets dissolve in water. In this study, we investigated the effects of high polarity, high water solubility, room temperature solvent (IL), droplet solvent usage, droplet self-transport mechanism on substrate wettability, and liquid interfacial activity. The contact angle in the aqueous phase is high, the contact angle in the aqueous phase is low, and the contact angle in the aqueous phase is high. For example, the liquid interface activity and the water-based interaction, the affinity and the contact angle are low. In addition, the basic conditions of the water phase and the square contact angle are low. The interaction between liquid and water is very strong. During the measurement of contact angle variation, it is confirmed that the contact angle variation is due to the liquid temperature and the self-walking phenomenon. The phenomenon of droplet self-travel is important, and the phenomenon of droplet self-travel is important. The phenomenon of droplet self-travel is important, and the phenomenon of droplet self-travel is important. The phenomenon of droplet self-travel is important, and the phenomenon of droplet self-travel is important. In addition, the determination results of interfacial tension of liquid in aqueous phase show that the interfacial instability of liquid in aqueous phase is confirmed by the existence of active groups in aqueous phase, and the instability of liquid in aqueous phase is self-propelled phenomenon.

项目成果

油水二相液膜系における自発電位振動現象が生み出すセンシング機能

油水两相液膜系统自发电位振荡现象产生的传感函数

• 发表时间: 2022
• 作者: Nanzai Ben;Mochizuki Akimitsu;Wakikawa Yusuke;Masuda Yusuke;Oshio Tadashi;Yagishita Kazuhiro;白井 将登，南齋 勉;南齋勉
• 通讯作者: 南齋勉

油水二相系における自発電位振動現象とキラリティーが界面電位に及ぼす影響

自发势振荡现象和手性对油水两相体系界面势的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Nanzai Ben;Mochizuki Akimitsu;Wakikawa Yusuke;Masuda Yusuke;Oshio Tadashi;Yagishita Kazuhiro;白井 将登，南齋 勉;南齋勉;村松 真夕，鈴木 友也，南齋勉
• 通讯作者: 村松 真夕，鈴木 友也，南齋勉

有機溶媒中におけるフッ素系界面活性剤の超音波分解

有机溶剂中含氟表面活性剂的超声波分解

• 发表时间: 2022
• 作者: 疋田和也;脇川祐介;南齋勉
• 通讯作者: 南齋勉

陽イオン界面活性剤の超音波分解速度の速度論解析

阳离子表面活性剂超声波分解速率的动力学分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 増田勇介;望月彬光，置塩直史，八木下和宏，南齋勉;疋田和也，脇川祐介，南齋勉;本田 兼吾，鈴木 誠也，南齋 勉;石田 優香，南齋 勉
• 通讯作者: 石田 優香，南齋 勉

イオン液体の界面活性剤水溶液中ガラス基板表面に対する濡れ性評価

离子液体在表面活性剂水溶液中对玻璃基板表面的润湿性评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Nanzai Ben;Mochizuki Akimitsu;Wakikawa Yusuke;Masuda Yusuke;Oshio Tadashi;Yagishita Kazuhiro;白井 将登，南齋 勉
• 通讯作者: 白井 将登，南齋 勉