異なる分子径を有する 2 種類の界面活性剤混合液を同時混合した場合の過冷度に関する研究

摘要

氷スラリーとは，水と微細な氷粒子で形成された固液二相混合物である．氷スラリーは流動性に優れ，また液体単相冷媒よりも冷却効率及び温度維持機能が優れることから，食品冷蔵等においての利用が注目されている．氷スラリー生成方法の一つに過冷却方式と呼ばれる過冷却状態まで冷却した水を強制的に過冷却解消させ氷スラリーを生成するという方法がある．しかし，過冷却状態は不安定であるため，衝撃等により解消してしまった場合，製氷停止に至る場合がある．効率的かつ安全な製氷を行うためにも，過冷却状態の能動的制御が重要となる．そのため，松本ら[1][2]は界面活性剤を用いた過冷却状態の能動的制御について着目した．界面活性剤とは，1 分子中に親水基と疎水基を持つ物質の総称である．界面活性剤は，水に添加すると親水基を水側，疎水基を空気中に向けて気液界面で配列する．界面活性剤濃度が臨界ミセル濃度（以下，C.M.C.）より大きくなると，界面活性剤分子がミセルという会合体を形成する．松本らは純水に界面活性剤を添加し，界面活性剤濃度と表面張力の相関から決定されたC.M.C.を基準に，気液·固液界面共存系（ガラス試験管を使用）において，平均過冷度を界面活性剤の濃度の変化により能動的に制御できることを明らかにした[1]．また，松本らは，固液界面単独系(シリンジを使用)により，固液界面においても，気液界面に関係する物理量であるC.M.C.と同じ値の濃度が，界面活性剤分子の固液界面への吸着現象の指標となることを明らかにした[2]．上記における研究において，それぞれ純水に添加した界面活性剤は1 種類であり，複数の界面活性剤を同時に混合した検討は行われていない．本研究では，気液·固液界面共存系において，異なる大きさの界面活性剤分子を有する2 種類の界面活性剤をそれぞれ混合した界面活性剤-水混合液を同時に混合した場合の，平均過冷度と界面活性剤分子のSiO_2 界面への吸着量の相関についての検討を行った．