Construction of gas release triggers from fine bubbles stabilized by molecular covering

通过分子覆盖稳定的细小气泡构建气体释放触发器

基本信息

批准号：
22K03915
负责人：
田中泰彦
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Sasebo National College of 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

项目摘要

ファインバブルの分子吸着特性を利用して，バブル表面でイオンコンプレックス膜を形成することが可能な分子の組み合わせを探索し，ファインバブルの膜被覆形成条を調査した。具体的には，１層目に，バブル表面と相互作用する疎水基と正電荷をあわせ持つ有機分子，２層目に，先に吸着させた分子の電荷と反対の負電荷を持つ高分子をバブル含有水へ順番に添加し，溶液中に生成する球状の構造体をデジタル顕微鏡により観察した。観測される球状構造体が膜被覆ファインバブルであるため，この球状構造体の有無により膜被覆を判定した。今回，１層目分子としてジアルキルビピリジニウム塩（アルキルビオロゲン）と，２層目分子としてポリスチレンスルホン酸を添加した場合を精査した。その結果，１層目分子および２層目分子の添加時の溶液濃度が被覆膜形成に影響していることを示唆するデータが得られた。１層目分子の添加濃度は，バブル表面への１層目分子の疎水基が，バブル表面（疎水場）へ吸着する方向へ平衡がシフトすると予想される，飽和濃度に近いほど膜被覆に好まし条件であることが分かった。しかし，飽和濃度を超えた過飽和溶液を添加すると，添加分子が未解離のままバブル表面に吸着し，不安定な被覆膜を形成し，凝集性の高い構造体を形成し，沈殿する傾向がみられた。また，２層目分子の場合，１層目分子の添加濃度と連動して添加濃度の適正値が変化する傾向がみられた。さらに，２層目分子添加濃度を高くしていくと，観測された球状構造体が観測されなくなる事が分かり，この現象はバブル表面上で形成されているイオンコンプレックス膜のバブル表面上での吸着状態が，２層目分子の過剰添加により，水中バルクへ脱着する方向へシフトを示していると考えられる。すなわち今回得られた結果は，本研究で明らかにしたい一つの目標であるバブルを意図的に崩壊されるトリガーとなりうる可能性がある。

利用微细气泡的分子吸附特性，寻找能够在气泡表面形成离子复合膜的分子组合，并研究微细气泡膜涂层的形成条件。具体来说，第一层包含具有疏水基团和与气泡表面相互作用的正电荷的有机分子，第二层包含具有与先前吸附的分子相反的负电荷的聚合物。将其添加到含有气泡的水中，并使用数码显微镜观察溶液中形成的球形结构。由于观察到的球状结构体是被膜覆盖的微小气泡，因此根据这些球状结构体的有无来判断是否被膜覆盖。这次，我们研究了添加二烷基联吡啶鎓盐（烷基紫精）作为第一层分子、添加聚苯乙烯磺酸作为第二层分子的情况。结果，获得表明添加第一层分子和第二层分子时的溶液浓度影响涂膜形成的数据。添加的第一层分子的浓度应接近饱和浓度，此时气泡表面第一层分子的疏水基团预计会向吸附到气泡表面的方向（疏水场）移动，对于事实证明，膜涂层的条件更好。然而，当添加超过饱和浓度的过饱和溶液时，添加的分子倾向于未解离地吸附到气泡表面，形成不稳定的涂膜，形成高内聚结构并沉淀。此外，在第二层分子的情况下，存在添加浓度的适当值随着第一层分子的添加浓度而变化的趋势。此外，发现随着添加到第二层的分子浓度增加，不再观察到观察到的球形结构，并且该现象是由于在气泡表面上形成的离子络合物膜吸附在气泡表面上而引起的。据认为，由于第二层分子的过量添加，该状态显示出向水体解吸方向的转变。换句话说，这次得到的结果可能会成为有意戳破泡沫的触发因素，这也是本次研究的目标之一。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

分子被覆ファインバブルの形成条件

分子包覆微细气泡的形成条件

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Taguchi;T. Tsuji;田口智清;田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正;山口幸郷，田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正
通讯作者：
山口幸郷，田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正

分子膜の吸脱着を利用したファインバブル表面被覆制御

利用分子膜的吸附和解吸控制微细气泡表面涂层

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Taguchi;T. Tsuji;田口智清;田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正
通讯作者：
田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正

分子膜被覆によるファインバブルの安定化と機能化

通过分子膜涂层实现微细气泡的稳定化和功能化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Taguchi;T. Tsuji;田口智清;田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正;山口幸郷，田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正;田中泰彦
通讯作者：
田中泰彦

分子被膜ファインバブルを利用したガス収納

使用分子涂层的细小气泡进行气体储存

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Taguchi;T. Tsuji;田口智清;田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正;山口幸郷，田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正;田中泰彦;田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正
通讯作者：
田中泰彦，城野祐生，大河平紀司，相樂隆正