New drying dynamics considering orientation and deformation in dispersion films containing micro- and nanoparticles formed by coating

考虑通过涂层形成的含有微米和纳米粒子的分散膜的取向和变形的新干燥动力学

基本信息

批准号：
22KJ1450
负责人：
畠山幸太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1450/
关键词：
乾燥分散液体積分率亀裂 drying front 塗布液膜

项目摘要

本研究は単純なナノ粒子分散系から可塑性などを持つより複雑な系までを用いた液膜形成における塗布・乾燥現象を解明することを目的としている．①開発・確立に取り組んできた体積分率分布測定手法が適用可能な範囲の解明，②内部状態が異なる懸濁液に往復塗布を与え作成した膜に対する乾燥の影響解明，③より複雑な物質の乾燥現象における知識・手法等の取得に取り組んだ．体積分率の上昇に伴い透過光強度比が単調増加する傾向は，粒子径30nm程度までであれば撮影媒体や液膜の状態によらず得られることが分かった．ここで得られた校正式を用いて乾燥過程における体積分率分布変化を観察すると，分散液が高い初期体積分率，大きい粒子径を持つほどdrying front付近における体積分率が高くなる傾向を示した．しかし，本測定手法においては粒子径が30nm程度以上になると発生する散乱が無視できない程度になり，測定精度が保証できないことが明らかとなった．また，分散状態の異なる懸濁液を用いて，ガラス基板上に滴下したのちに往復塗布を与えて乾燥させ膜を形成すると，良い分散状態を持つサンプルでは均一な膜が得られることが分かった．その傾向は往復の条件を変化させても同様であった．乾燥に伴って分散状態が良化するようなサンプルにおいては，膜形成後に不均一だったものが乾燥過程で均一になる様子が観察された．よって，サンプルの分散状態が乾燥膜の均一性に大きな影響を与えることが示唆された．以上に加えて，英国のケンブリッジ大学のRouth教授の研究室に留学を行い，ポリマーの乾燥にかかわる知識・技術の習得を行った．Latex polymerに含まれるZnOなどの状態が変化することで形成膜の均一性やその引張強さが変化することを見出した．加えて，サンプルを塗布する基板の材質や表面粗さが均一性などへ影響を与えることが示唆された．

这项研究的目的是阐明使用从简单的纳米颗粒分散体到更复杂的可塑性系统的液体成膜过程中的涂层和干燥现象。 ① 阐明我们一直致力于开发和建立的体积分数分布测量方法的适用范围， ② 阐明干燥对通过施加不同内部状态的来回悬浮液形成的薄膜的影响， ③ 阐明干燥对薄膜的影响。干燥对不同内部状态的悬浮液往复应用所形成的薄膜的影响。 ③我们致力于获取与干燥现象相关的知识和方法。发现，只要粒径达到约30nm，无论成像介质或液膜的状态如何，都获得透射光强度比随着体积分数增加而单调增加的趋势。利用此处获得的校准公式观察干燥过程中体积分数分布的变化，我们发现初始体积分数越高且分散体的粒径越大，干燥前沿Ta附近的体积分数越高。然而，通过该测量方法可以清楚地看出，当粒径超过约30nm时，所发生的散射不能被忽略，并且不能保证测量精度。此外，还发现，当将不同分散状态的悬浮液滴在玻璃基板上，然后来回涂布干燥成膜时，分散状态良好的样品可以获得均匀的薄膜．．即使往返条件改变，这种趋势也保持不变。在分散状态随着干燥而改善的样品中，观察到成膜后不均匀的东西在干燥过程中变得均匀。因此，表明样品的分散状态对干膜的均匀性影响较大。除此之外，我还曾在英国剑桥大学Routh教授实验室留学，获得了聚合物干燥相关的知识和技术。我们发现，通过改变乳胶聚合物中所含的ZnO等的状态，所形成的膜的均匀性及其拉伸强度会发生变化。此外，有人提出，施加样品的基材的材料和表面粗糙度会影响均匀性。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Measurement of volume fraction distribution in a drying film by imaging with a digital camera

DOI：
10.1016/j.colsurfa.2022.129263
发表时间：
2022-05-27
期刊：
COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
影响因子：
5.2
作者：
Hatakeyama, Kota;Tanaka, Kanji;Routh, Alexander F.
通讯作者：
Routh, Alexander F.

Phase transition under shear flow in Polyoxyethylene lauryl ether/Water system studied by Rheo-SALS and Rheo-SAXS

Rheo-SALS 和 Rheo-SAXS 研究聚氧乙烯月桂基醚/水体系剪切流下的相变

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hatakeyama Kota;Yamagata Yoshifumi;Miyamoto Keisuke;Takasaki Yuichi;Takahashi Tsutomu
通讯作者：
Takahashi Tsutomu

Effects of temperature and shear conditions on lamellar-to-onion transition in nonionic surfactant/water systems

温度和剪切条件对非离子表面活性剂/水体系中层状到洋葱转变的影响

DOI：
10.1016/j.colsurfa.2022.130755
发表时间：
2023
期刊：
Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects
影响因子：
0
作者：
Hatakeyama Kota;Yamagata Yoshifumi;Takasaki Yuichi;Miyamoto Keisuke;Takahashi Tsutomu
通讯作者：
Takahashi Tsutomu

一方向乾燥セルにおけるコロイド懸濁液の体積分率分布の測定

单向干燥池中胶体悬浮液体积分数分布的测量

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kota Hatakeyama;Kanji Tanaka;Tsutomu Takahashi;Shiro Wakaki;and Alexander F. Routh;田中幹二，畠山幸太，佐藤靖徳，高橋勉
通讯作者：
田中幹二，畠山幸太，佐藤靖徳，高橋勉