反应扩散体系中的包覆材料第1部分

書式設定,書式設定,第 2,第 3,第 4,第 5,*,*,*,研究計画発表,研究課題,反応拡散機構用粒子構造形成関研究,用途：,塗料，土木建築，医薬品，農薬，化粧品，食品，剤，,組成：,有機,有機,無機,無機,無機,有機,形態:,真球状粒子,中空状粒子,棒状,板状粒子,超微粒子,多孔性粒子 ,秩序非一様組成有構造性微粒子,本研究背景,構造性材料加工技術,作成法一：TopDown法,大材料、個人為的制御、,高度物質製造方法。,長所：,低,欠点：,複雑構造作複雑必要。,作成法二：BottomUp 法,物質材料原子分子領域,、材料固有形態、構造自己組織,化現象用製造方法。,長 所：,単純省簡単操作,欠 点：,複雑大量生産適,例 ：,Oscillatory zoning 現象、Biomineralization(生体鉱物化)現象,Liesegang 現象,Biomineralization,(生体鉱物化)現象,成長過程固体内結晶形化学組成生体有機分子作核形成場制御。生物体内無機固体作現象,Biomineralization(生体鉱物化),。,鉱物,生物,位置,機能,(CaCO,3,),軟体動物,貝殻,外骨格,甲殻類,角皮,硬度,(CaCO,3,),軟体動物,貝殻,外骨格,(CaCO,3,),腹足類,貝殻,外骨格,水酸化(Ca,10,(PO,4,),6,(OH),2,),脊椎動物,骨、歯,硬度,（SiO,2,）nH,2,O,細胞壁,外骨格,生物体内無機物質形成過程解析,(1)高分子集合体構造構築,質脂質分子(小胞)自己組織化、或質,多糖類()構造構築行,結晶成長場環境提供。,(2)界面分子認識,(作用),基無機結晶核生成成長,周囲溶液過飽和状態達、固体析出、核生成,及結晶成長起。,(3)大規模細胞活動高次構造化,細胞活動、個無機結晶的配列、融合、高分,子複合化通高次構造中組込。、,超微細組織構造構造体。,硫化物粒子簿膜成長,J.H.Fendler,H,2,S 供給,金属含水溶液,粒子簿膜成長,（1）,（2）,（3）,過程：（1）気液界面金属結合形成,（2）結晶粒子下方成長,（3）粒子形成第1層生成,長所：省低低環境負荷型,欠点：界面活性剤反応媒質含,Biomineralization現象摸倣、界面活性剤溶液等用、粒子作成法例,自然界中,生物層状現象,不思議,Liesegang現象様子,Liesegang現象反応拡散,NaOH,CoCl,2,影響因子：(a)電解質物質効果(b)性質影響(c)温度効果,自然界中鉱物層状現象瑪瑙,Oscillatoryzoning 現象,周期的化学組成変動,中心部擬同心円状周期的組成変動,何故周期的構造粒子、周期的気象？,環境変動？,擬同心円粒子作成,参考文献Putnis,NATUREVOL 35827AUGUST 1992,反応拡散系,（Ba,Sr）SO,4,粒子断面EDS図,反応拡散、,秩序非一様組成変動有構造性微粒子形成現象、,Oscillatory zoning 現象,存在,。,Putnis過飽和理論,中,拡散,出会、,反応始,粒子形成,Sr多含,中心部形成,Ba比較的多粒子成長,Ba多粒子形成,水溶液中Ba,2+,激減、,Sr増加。,SrSO,小過飽和,臨界値持、先核,形成,Sr多粒子形成,粒子周溶液中Sr,2+,激減、Ba増加。,Sr,2+,Ba,2+,【反応拡散系形成(Ca,Mg)CO,3,形状】,Putnis,反応拡散系,球体状,落花生状,CaCl,2,1,2,8,9,10,11,15,Na,2,CO,3,異濃度,MgCl,2,含,Mg濃度,低,高,粒子形,粒子形状相違、中濃度大大依存、粒子形態変化、含有量大依存。,【組成変動,(Cd,Ca)CO,3,固溶体,】,溶液濃度：,CdCl,2,0.03M,CaCl,2,0.5M,溶液濃度：,CdCl,2,0.05M,CaCl,2,0.5M,溶液濃度：,CdCl,2,0.5M,CaCl,2,0.5M,溶液濃度：,CdCl,2,0.5M,CaCl,2,0.2M,Fernandez-Gonzalez,電解質濃度変、(Cd，Ca)CO,3,粒子形異,Cd rich,Ca rich,酸塩多孔性石自組織構造,Garcia-Ruiz報告,Na,2,CO,3,含,石種子,CaCl,2,溶液,Na,2,CO,3,Na,2,SiO,3,混,H,値塩酸,化,石種子,化前、浸,上、,CaCl,2,溶液注,結晶,上析出,SEM,分析,実験方法,酸塩、炭酸塩上吸着、方向成長抑制、平形態、形成。,Fig.1.仮六面棒束粒子,PH9.0,Fig.2.繊維,粒子,PH9.5,Fig.3.平,粒子,PH10,Fig.4.球体粒子,PH10.5,K,2,SO,4,水溶液（20cm,3,、100gdm,3,）,定量,PAA,（020.0,gdm,3,）,混合水溶液,自然蒸発,結晶形成,25,数日後,結晶観察：FESEM,構造測定：XRD、FETEM,熱分析：TG-DTA,合成結晶,Yuya oaki and hiroaki imai,PAA濃度増加共K,2,SO,4,結晶形態変化,C,PAA,35gdm,3,薄破片,C,PAA,57gdm,3,傾斜柱状的組立板状,C,PAA,610gdm,3,傾斜組立成長方向指定方向分岐,C,PAA,1016gdm,3,繰返成長方向変化構造引起,C,PAA,1020gdm,3,曲線螺旋形,高濃度粘着性PAA溶液無機拡散速度下、成長結晶表面上吸着、結晶成長方向変,構造性材料作成法,TopDown法,BottomUp 法,（例）界面活性剤,利用方法,反応拡散原理利用方法,Biomineralization,(生体鉱物化)現象,Liesegang 現象,Oscillatory zoning,現象,他実験方法,構造性材料作成法,TopDown法,BottomUp 法,（例）界面活性剤,利用方法,反応拡散原理利用方法,Biomineralization,(生体鉱物化)現象,Liesegang 現象,Oscillatory zoning,現象,他実験方法,【本研究目的】,非平衡系反応拡散原理用、本研究、周期的組成変動粒子新形成開発目的。,非線型下構造形成現象微粒子工学応用目的、本研究、中Oscillatory zoning 型粒子形成現象研究、粒子内規則的化学組成分布発生条件、特定構造粒子内特定位置生成条件明、中反応拡散過程利用構造性粒子形成可能性検討。,本研究概要,中単方向拡散成長粒子形態関研究,双方向拡散成長粒子形態関研究,1,.,反応時間影響,2,.,化時間影響,3,.,濃度影響,4.,濃度影響,寒天違,混合挙動,単方向拡散成長粒子形態関研究,【実 験 方 法】,電解質含水溶液,H,2,O,電解質溶解,粒子成長帯,反応拡散系,1.電解質溶解(12g/100ml)U字管化。,2.一方電解質水溶液入，,反対側，電解質同量純水入,。,3.拡散、字管一方中 拡散中反応、粒子,形成。,4.異場所析出粒子取出、水洗後乾燥SEMEDS観察。,温度全25行。,粒子成長帯I,粒子成長帯II,粒子成長帯III,BaSO,4,:0.5M,Na,2,SO,4,:0.01M,SrSO,4,:0.5M,Na,2,SO,4,:0.01M,Ba=Sr=0.5M,Na,2,SO,4,:0.01M,単方向拡散成長粒子形態,拡散濃度拡散距離共低、即過飽和度低。粒子形態過飽和度変化。,粒子成長帯,10,m,10,m,10,m,10,m,10,m,5,m,2,m,2,m,5,m,BaCl,2,-SrCl,2,Na,2,SO,4,溶液,粒子成長帯,反応拡散系例,濃度12g/100ml、U字管内化。,両側所定濃度BaCl,、SrCl,Na,SO,4,水溶液入。,反応、U字管両端中央部拡散、粒子形成。,析出粒子取出、水洗後、乾燥SEMEDS観察。,温度全25行。,拡散,双方向拡散成長粒子形態関研究,【実 験 方 法】,周期組成変動粒子,(Ba,Sr)SO,4,粒子断面,SEM写真,Ba多,Sr多,示分析結果,示分析結果,中,秩序形状,（Ba,Sr)SO,4,粒子,水溶液中,普通,形成固溶体粒子,粒子構造規則性見,20,m,10,m,反応時間共周期的成長,組成、反応時間、周期的成長。,実験,日目,（Ba,Sr)SO,粒子断面SEM写真,実験,日目,（Ba,Sr)SO,粒子断面SEM写真,示分析結果,示分析結果,白部分Ba多,暗部分Sr多,10,m,10,m,20,m,20,m,Sr,2+,：Ba,2+,：SO,4,2,0.3M：0.3M：0.5M,中成長粒子断面,示分析結果,(PutnisNATUREVOL 35827AUGUST 1992),Sr,2+,：Ba,2+,：SO,4,2,0.3M：0.3M：0.5M,中成長粒子断面,示分析結果,（本研究）,Sr,2+,：Ba,2+,：SO,4,2,0.3M：0.3M：0.5M,既報中粒子大異特徴,10,m,Barich,Srrich,異特徴：,中形成粒子中心部,Sr,多；,今回,中形成粒子中心部,Ba,多。,Putnis観点,：,SrSO,4,固溶体、小,過飽和臨界値,持。,本研究考：,異異媒体中,拡散速度,異。SrBa,拡散速度同場合過飽和臨界値小SrSO,4,先,析出、拡散速度異場合先過飽和臨界値超,成分先析出。,明2本,粒子成長帯,48,時間,72,時間,96,時間,120,時間,不明瞭2本,粒子成長帯,不明瞭2本,粒子成長帯,1本粒子成長帯,化時間変化、反応物拡散後様子,化時間延長、2本粒子成長帯隙間、次第見、,粒子成長帯、1本。,化時間,、字管中水溶液化開始、,電解質水溶液注時間化時間呼。,化時間粒子構造影響及,BaCl,2,-,SrCl,2,Na,2,SO,4,粒子成長帯,BaCl,2,SrCl,2,混合水溶液近側,粒子成長帯,中粒子、化時間異、互似。,化時間：,48時間,化時間：,72時間,化時間：,96時間,化時間：,120時間,粒子成長帯,反応拡散系例,裂目,10,m,10,m,10,m,10,m,粒子成長帯,中粒子断面組成分布,化時間：72時間以上,（Ba,Sr)SO,4,粒子断面,Ba-rich,Sr示,分析結果,Sr-rich,Ba示,分析結果,10,m,10,m,10,m,非一様組成有構造性粒子。,（Ba,Sr)SO,4,粒子断面,Sr-rich,Ba示,分析結果,Sr示,分析結果,化時間：48時間,10,m,10,m,10,m,Ba-rich,