【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.16】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24YG0138

利用課題名 / Title

カチオン性フェロセン界面活性剤の会合挙動に関する研究

利用した実施機関 / Support Institute

山形大学 / Yamagata Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）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（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials

キーワード / Keywords

界面活性剤,粘弾性,ミセル,高機能ハイドロゲル/ Highly functional hydrogel,成形/ Molding,ナノ粒子/ Nanoparticles,赤外・可視・紫外分光/ Infrared/visible/ultraviolet spectroscopy

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)

金谷 莉佳

所属名 / Affiliation

山形大学大学院理工学研究科

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

杉本昌隆,武田敬子,緒形信幸,秋山友飛,中野渡万由

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

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

YG-001：ツインドライブ型レオメータ

報告書データ / Report

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

カチオン性フェロセン界面活性剤は有機塩と混合することでひも状ミセルを形成し粘弾性を示す。また、電気によってフェロセンを酸化することで粘弾性を制御することができる。本研究は電気刺激で制御が可能な高粘弾性流体の創生を目的とし、レドックス活性を有するフェロセンを導入した長鎖界面活性剤を合成し、有機塩と混合することで粘弾性流体を調製した。そのレオロジー挙動を調べるため、ツインドライブ型レオメーターを用いてサンプルのレオロジー測定を行った。

実験 / Experimental

ツインドライブ型レオメータ（YG-００１）を用い、動的粘弾性測定（ひずみ依存測定、時間依存測定、角周波数依存測定）と定常流粘度測定を行った。サンプルは2種類の界面活性剤を用いて、それぞれに有機塩を添加し粘弾性流体を調製した。

結果と考察 / Results and Discussion

動的粘弾性測定では、ひずみ依存測定より得られた線形領域より構造に影響を与えないせん断ひずみを確認し、時間依存測定により構造安定性を確認した。角周波数依存測定では、全ての角周波数領域で貯蔵弾性率が損失弾性率より高い値を示した。このことから、調製したサンプルはゴムのような性質を有していることがわかった。これは、非常に長いひも状ミセルの形成が報告された系で観察された挙動と同様の挙動であったことから、本サンプルは長いひも状ミセルを形成していることが考えられる。定常流粘度測定の結果より、定常状態の粘度はせん断速度の増加に伴い低下した。これはひも状ミセルに特有の挙動（せん断減粘性）である。よって、定常流粘度測定からもひも状ミセルが形成していることが示唆された。さらに、時間の増加と共にせん断粘度は増加して極大値を迎え、増加時とほぼ対称となる曲線を描いて粘度が低下した。このことから、せん断誘起構造化が起きていることが考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　界面活性剤1の動的粘弾性測定の結果　a:ひずみ依存測定, b:時間依存測定, c:角周波数依存測定

図2　界面活性剤2の動的粘弾性測定の結果　a:ひずみ依存測定, b:時間依存測定, c:角周波数依存測定

図3　界面活性剤1の定常流粘度測定の結果　a:50mM界面活性剤1水溶液, b:C_NaSal/C_{界面活性剤1}＝0.3, c:せん断速度に対する粘度のグラフ

図4　界面活性剤2の定常流粘度測定の結果　a:50mM界面活性剤2水溶液, b:C_NaSal/C_{界面活性剤2}＝0.6, c:C_NaSal/C_{界面活性剤2}＝1.2, d:せん断速度に対する粘度のグラフ

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

1)      Rafael Francisco Ishikawa, et al., Colloids and Surfaces A, 698, (5), 134459 (2024)2)      Srinivasa R. Raghavan, et al., Langmuir, 17, (2), 300-306 (2001)3)      Thiago H. Ito, et al., Langmuir, 30, (39), 11535-11542 (2014)4)      Vivek Agarwal, et al., Colloids and Surface A, 281, 246-253 (2006)5)      Z. Lin, Langmuir, 12, (7), 1729-1737 (1996)6)      動的粘弾性とは何か 五十野善信 日本ゴム協会誌 第74巻 第6号 (2001)7)      CTAB/NaSal水溶液において形成されるせん断誘起構造のレオロジー特性～スタートアップ流れにおける粘度と弾性力の変化～ 大内真由美 他 日本レオロジー学会誌, 35, (2), 107-114 (2007) 8)      CPyCl/NaSal水溶液の流動誘起構造変化現象と光学的異方性の関係 高橋勉 他 日本レオロジー学会誌, 29, (1), 27-32 (2001)

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.

1. 金谷 莉佳、山形大学修士公聴会、2025年2月18日

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