電場下におけるコロイド結晶構造体のレオオプティクス

电场下胶体晶体结构的流变学

基本信息

批准号：
15750179
负责人：
木村浩
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Gifu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

水などの極性溶媒中のコロイド粒子の周りには電気二重層が形成される。脱塩による電気二重層の拡大は(1)流動抵抗の増大、(2)コロイド粒子間の斥力により、粒子同士の会合・凝集が発生しない、(3)コロイド粒子が規則的に配列してコロイド結晶を形成する、など様々な興味深い現象を引き起こす。これまでの研究結果から、電気二重層はコロイド粒子の沈降挙動に非常に大きく影響を及ぼす傾向があることが分かっている。本申請研究では超脱塩系における粒子の沈降挙動について、透過光強度測定やレオロジー測定により総合的に調査した。ベントナイト粒子を超純水に分散させ、イオン交換樹脂を用いて4年以上脱塩させた。ベントナイト水分散液の透過光強度の時間変化を測定した。その曲線の変曲点における接線の傾き(slope)を求めた。低塩濃度領域I([NaCl]≦1×10^<-4>M)の時、slope値はほぼ一定であった。高塩濃度領域II([NaCl]>1×10^<-4>M)の時、slope値は急激に大きくなるとともに、水相と沈降していく粒子群の界面を形成しながら沈降した。Slope値は、界面の明瞭さを表わす指標と考えることができた。コロイド粒子のブラウン運動の程度に関係していると考えられた。領域Iの時、塩を加えていくと粘度は減少した。一方領域IIでは塩添加により粘度は増加した。粒子の分散や凝集状態を調べるために反射型光学顕微鏡で水中の粒子を観察した。領域Iでは粒子が個々に分散している様子が観察された。一方、領域IIの時、粒子が凝集し大きな固まりとなっている様子が観察された。粒子の沈降に伴う透過光強度測定とレオロジー測定を総合的に行うことにより、脱塩レベルに依存してコロイド粒子の流動抵抗や粒子から成る構造体の形成の様子をモニタリング出来ることが明らかとなった。

在极性溶剂（例如水）中的胶体颗粒周围形成电动双层。由于脱盐而引起的电动双层的扩展会导致各种有趣的现象，例如（1）流动阻力增加，（2）胶体颗粒之间的排斥力阻止颗粒的缔合和聚集在一起，以及（3）胶体颗粒定期排列以形成胶体晶体。先前的研究发现表明，电双层往往对胶体颗粒的沉积行为产生很大的影响。在这项申请研究中，通过测量传播的光强度和流变学，对超偏矿化系统中颗粒的沉积行为进行了全面研究。将膨润土颗粒分散在超纯水中，并使用离子交换树脂脱水4年以上。测量了膨润土水分散光的光强度的时间变化。确定曲线拐点处的切线的斜率。当低盐浓度区域I（[NaCl]≦1×10^<-4> m）时，斜率值几乎是恒定的。当高盐浓度区域II（[NaCl]> 1×10^<-4> m）时，斜率值突然增加，并且在水相和沉积颗粒基团之间形成界面时沉降。可以将斜率值视为接口清晰度的指标。人们认为它与胶体颗粒的布朗运动程度有关。在I区域，随着盐的添加，粘度降低。另一方面，在第二区，粘度随盐的添加而增加。为了研究颗粒的分散体和聚集状态，使用反射光学显微镜观察到水中的颗粒。在I区域，观察到颗粒分别分散。另一方面，在第二区期间，观察到颗粒被聚集并变成大簇。通过全面测量随着颗粒而定的透射强度和流变学，已经表明，可以监测胶体颗粒的流动性以及由颗粒组成的结构的形成，具体取决于脱盐的水平。