高分子系の非平衡レオロジー特性を利用した機能性マイクロカプセルの作製

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本研究は、インクジェット装置を用いて高分子を含むマイクロメートルサイズの液滴を生成し、空中でゲル化させることによって高速かつ安定的にマイクロカプセルを作製することを目標としている。液滴射出用のノズルを2本設置し、マイクロステージで位置の微調整を行うと、液滴同士を空中で衝突させることができる。これを利用し、高分子を含む主剤と架橋反応を起こす硬化剤とを空中衝突させ、飛翔中に液滴をゲル化させることでマイクロカプセルを生成する。試料にはアルギン酸ナトリウム水溶液（主剤）と塩化カルシウム溶液（硬化剤）を用いた。主剤と硬化剤を先端径8ミクロンのノズルから射出し空中衝突させた後、シャーレに受け止めて回収し顕微鏡で観察すると直径10ミクロン程度の球状ゲルが形成されていることが確認できた。また、着弾点に球状ゲルが堆積し自然に立体構造が形成されることも確認できた。現時点では球の表面だけがゲル化しているのか、球の内部までゲル化しているのかは判別できず、この点の確認に関しては今後の課題である。また、本手法の実用化に向けてインクジェット装置で射出した液滴の安定化に関する研究も行った。インクジェット装置から射出された液滴の位置は、飛翔しているうちに不安定化し、液滴同士を衝突させ目的の位置に着弾させるといった操作が難しくなる。この不安定化の原因と考えられるのが、液滴と周囲にある気体との摩擦や気体の不規則な流動などである。本研究では周囲の気体の粘性に注目し、気体の粘度を簡便かつ高精度に測定可能な粘度計の開発を行った。気体のような低粘性流体の粘度は、レオメータなどの高性能粘弾性測定装置であっても機械摩擦等の影響が大きく測定が困難である。そこで本研究では、黒鉛(グラファイト)の反磁性磁気浮上効果を利用し、機械摩擦を回避することで気体の粘度を精度よく測定できる装置を開発した。