日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 36(4): 99-105 (2019)
doi:10.20731/zeoraito.36.4.99

解説解説

超臨界乾燥とキトサンエアロゲルの開発Supercritical drying and development of chitosan aerogel

産業技術総合研究所化学プロセス研究部門National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Research Institute for Chemical Process Technology ◇ 〒305–8565 茨城県つくば市東1–1–1つくば中央第五事業所

受理日:2019年6月24日Accepted: June 24, 2019
発行日:2019年10月15日Published: October 15, 2019
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超臨界乾燥とは,液相とも気相とも界面をもたない超臨界相を経由して湿潤なゲルを乾燥させる方法であり,ゲル内部の骨格や微細構造に影響を与えることなく,溶媒だけ空気に置き換えた多孔体(エアロゲル)を得られる手法として知られている。シリカ,アルミナなどの無機酸化物エアロゲルが長らく研究の主流であったが,近年では,有機物・無機物問わず多様なエアロゲルが開発されている。本稿では,典型的な超臨界乾燥法を解説し,ポリマー系エアロゲルの一種であるキトサンエアロゲルについて最新の話題を紹介する。筆者らが開発したキトサンエアロゲルは,直径5~30 nmのキトサンナノファイバーによる三次元網目構造をもつ多孔体であり,透明性,機械的強靭さ,低熱伝導率を併せもつ材料として,高性能断熱材への応用が期待できる。また,小角X線散乱を用いた最近の検討から,従来のシリカエアロゲルと異なり,上記のナノ構造が超臨界乾燥中に形成されていることが示唆された。この結果は,超臨界乾燥が必ずしもゲルの微細構造に不干渉なプロセスではなく,積極的な構造形成ツールとして利用しうることを示している。

Supercritical drying is a method of drying a wet gel through a supercritical phase. As a supercritical phase has no clear interfaces with liquid or gaseous phases, the method can produce an aerogel by substituting solvent inside the gel with air without making any damages on the inner skeletal microstructure. Inorganic oxide aerogels, such as silica and alumina, had long been a major topic in this field, but recently aerogel ingredients have been diversified in various inorganic and organic materials. In this review, the author makes brief introductions of typical supercritical drying and recent topics on chitosan aerogel, one of the biopolymer aerogels invented by author’s group. The chitosan aerogel has a three-dimensional network structure consisting of chitosan nanofibers of 5–30 nm in diameter. This aerogel can be a good candidate for thermal superinsulation applications owing to its transparency, mechanical toughness, and ultralow thermal conductivity. According to recent investigation using small-angle X-ray scattering, unlike conventional silica aerogels, the nanofibrous structure of the chitosan aerogel is constructed during supercritical drying. This result indicates that supercritical drying is not always inactive to the microstructure, and it can be used as an active tool for microstructure fabrication.

キーワード:エアロゲル;超臨界乾燥;キトサン;小角X線散乱

Key words: aerogel; supercritical drying; chitosan; small angle X-ray scattering

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