【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.08】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM0202

利用課題名 / Title

溶存ケイ酸に着目したジオポリマーの強度発現メカニズムの解明

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies（副 / Sub）マルチマテリアル化技術・次世代高分子マテリアル/Multi-material technologies / Next-generation high-molecular materials

キーワード / Keywords

ナノ粒子/Nanoparticles,未利用資源の有効利用技術/ Technologies for effective utilization of unused resources

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

斎藤 豪

所属名 / Affiliation

東京大学　大学院工学研究科建築学専攻

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-218：ゼータ電位＆粒径測定装置（ELSZ-2000ZS）

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

経時変化する溶存ケイ酸の重合度が煆焼アロフェン型ジオポリマーの強度発現メカニズムに及ぼす影響を明らかにすることを目的とする

実験 / Experimental

国立研究開発法人 物質・材料研究機構（NIMS）の動的光散乱式粒子径分布測定装置（大塚電子株式会社製 ELSZ-2000ZS） を利用し、ジオポリマー合成におけるアルカリ活性溶液中の溶存ケイ酸の粒径分布を経時的に測定した。具体的には、オルトケイ酸ナトリウム試薬を用いて調製したアルカリ溶液を、特定の時間間隔（45分、60分、75分、90分、120分、180分）でサンプリングし、それぞれの溶液中の溶存ケイ酸の粒径分布を動的光散乱法により測定した。測定は、波長660nm、室温環境下で行い、CONTIN法およびNNLS法を用いて解析を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

図１に示した動的光散乱法による測定の結果、作製から45分、60分、75分経過した試料では、約4nm以下の範囲に粒径分布が確認され、溶存ケイ酸の多くが低分子の状態で存在していることが示唆された。一方、90分、120分、180分と時間が経過するにつれて、粒径分布はブロードになり、より大きな粒子径を持つ溶存ケイ酸の割合が増加する傾向が認められた。これは、時間の経過とともに溶存ケイ酸の重合反応が進行し、より高分子量のケイ酸種が生成されたことを示している。特に、45分から75分の間には、粒径の増減が認められ、これは、溶存ケイ酸種間で重合と解重合が可逆的に起こっていることを示唆していると考えられる。 今後は、ラマン分光法による測定結果と照らし合わせることで、溶存ケイ酸のQ構造(Qn構造)の変化を詳細に分析し、動的光散乱法で得られた粒径分布の変化との関連性を明らかにする。これにより、ジオポリマー合成初期における溶存ケイ酸の挙動をより深く理解し、強度発現メカニズムの解明に貢献できるものと期待される。  

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図１ 経時変化による溶存ケイ酸の粒子径分布変化

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件