エレクトロスプレー/スピニング法とその応用―材料合成・成形・加工技術―

Electrospray / Electrospinning Methods and Its Applications: Material Synthesis, Molding, and Processing

【第Ⅰ編　基礎】

第1章　エレクトロスプレーの基礎と分析
1　はじめに
2　エレクトロスプレーの原理
3　Taylorコーン
4　エレクトロスプレーの発生
5　帯電液滴の分裂
6　自発的エレクトロスプレーと送液式エレクトロスプレー
7　エレクトロスプレーのナノ化
8　探針エレクトロスプレーを発展させた技術
9　エレクトロスプレーに及ぼす因子
10　エレクトロスプレーにおける多価イオンの生成
11　エレクトロスプレーにおける溶媒効果
12　Taylorコーン内での渦流
13　ネブライザー(気流支援)を用いるエレクトロスプレー
14　引出電極を用いるエレクトロスプレー
15　ナノテクを目指したエレクトロスプレーのパルス化
16　まとめ

第2章　エレクトロスピニングによるナノファイバーの形状・配向性制御
1　はじめに
2　エレクトロスピニング法
3　様々なパラメーターに依存した紡糸サンプルの形態
4　ナノファイバーの形状に影響を及ぼすエレクトロスピニング法のパラメーター
5　コレクターによる様々なモルフォロジー制御
　5.1　プレートコレクターおよびY軸コレクター
　5.2　ドラムコレクター(幅 = 200 mm,直径 = 200 mm)およびカセット付きドラムコレクター(幅 = 30 mm,直径 = 200 mm)
　5.3　ディスクコレクター
　5.4　マンドレルコレクターと配向用マンドレルコレクター
　5.5　スイッチングコレクター
　5.6　ROLL TO ROLLコレクター
6　スピナレットによる様々なモルフォロジー制御
　6.1　同軸異径スピナレット(Coaxial spinneret)
　6.2　高温溶液エレクトロスピニング
　6.3　量産化ノズル(マルチジェットスピナレット)
7　おわりに

第3章　エレクトロスピニングによる大量紡糸(ノズルフリー)に向けた動向
1　エレクトロスピニングとは
2　エレクトロスピニング法によるナノファイバーの大量生産
3　ニードルノズルによるナノファイバーの大量生産
4　ユニークなエレクトロスピニング

第4章　超臨界エレクトロスピニング
1　はじめに
2　超臨界流体の特性
3　常圧から超臨界二酸化炭素中でのエレクトロスピニング
4　中空エレクトロスピニング製品
5　おわりに

第5章　レーザーエレクトロスピニング
1　はじめに
2　レーザーエレクトロスピニング(LES)について
3　LESによるPET巻取繊維の作製
4　LESによる各種高分子ウェブの作製
5　エアブローを併用したLESによるTPUウェブの作製
6　おわりに

第6章　静電塗布法
1　はじめに
2　静電塗布法の特長
3　静電塗布法の原理
4　静電塗布の条件
5　静電塗布のために考慮すべき適正化
6　静電塗布材料の実績例
7　塗布基材と成膜
8　静電塗布法の期待される分野と応用例
9　お客様サポートと静電塗布装置のラインナップ
10　神奈川大学での静電塗布装置を用いた研究
11　おわりに

【第Ⅱ編　応用】

<材料・化合物合成>
第1章　木材成分セルロースとリグニンのエレクトロスピニング
1　はじめに
2　セルロースのエレクトロスピニング
　2.1　プラスチック表面へのCAのエレクトロスピニング
3　リグニンのエレクトロスピニング
　3.1　酢酸リグニンの乾式電界紡糸
　3.2　PEGリグニンの溶融電界紡糸
　3.3　クラフトリグニンのエレクトロスピニング

第2章　結晶性ゲルナノファイバー
1　はじめに
2　結晶性ゲル
3　光反応エレクトロスピニング(UV-ES)
4　結晶性ゲルナノファイバー
　4.1　PDMAAゲル繊維
　4.2　P(DMAA-SA-DA)ゲル繊維
5　おわりに

第3章　異方性ハイドロゲルナノファイバー
1　異方性ハイドロゲル
2　芯鞘エレクトロスピニングを利用したハイドロゲルファイバーの作製
　2.1　コラーゲンハイドロゲルファイバー
　2.2　アルギン酸ハイドロゲルファイバー
3　ナノファイバー中での重合を利用したハイドロゲルファイバーの作製
　3.1　PNIPAMハイドロゲルファイバーの作製
4　まとめ

第4章　シクロデキストリンファイバー
1　低分子化合物を用いたエレクトロスピニング
2　シクロデキストリン(CD)のエレクトロスピニング
　2.1　CD
　2.2　CDファイバー
　2.3　CD包接錯体ファイバー
　2.4　CDファイバーのエイジング

第5章　ポリマーナノコンポジットの強化材
1　はじめに
2　強化材利用のためのナノファイバー紡糸
　2.1　ステレオコンプレックスポリ乳酸ナノファイバー
　2.2　再生セルロースナノファイバー
3　複合化手法と分散性
4　おわりに

<パターニング>
第6章　ナノファイバーをガイドとして用いたカーボンナノチューブ配列
1　はじめに
2　実験
　2.1　CNT-EVA芯-鞘ナノファイバーの作製
　2.2　CNT-EVA芯-鞘ナノファイバー評価
　2.3　CNT-EVA芯-鞘ナノファイバーの燃焼および評価
3　結果と考察
　3.1　CNT-EVA芯-鞘ファイバーの形態
　3.2　CNT-EVA芯-鞘ファイバーの燃焼によるCNT配列形成
　3.3　ラマン分光法によるCNT評価
　3.4　配向したCNTの電気化学特性
4　まとめ

第7章　ナノファイバーインプリント(NFI)法によるマイクロ樹脂型製造
1　はじめに
2　製造方法および実験条件
　2.1　エレクトロスピニングナノファイバー
　2.2　使用材料および作製条件
　2.3　Si製ナノインプリント型
　2.4　評価方法
3　実験結果および考察
　3.1　ESナノファイバー紡糸条件
　3.2　ES-NFI法と注型法により作製したマイクロ樹脂型の表面形態
　3.3　ES-NFI法と注型法により作製したマイクロ樹脂型の断面形状
　3.4　ES-NFI法によるマイクロ樹脂型への転写挙動
　3.5　ES-NFI法と注型法の溶剤の揮発挙動
4　結言

<フィルター>
第8章　エアフィルター
1　はじめに
2　エレクトロバブルスピニング法
　2.1　概要
　2.2　無加圧接着法による圧力損失の低減
　2.3　メルトブローンとの積層化
3　おわりに

第9章　水処理フィルター
1　はじめに
2　濾過処理への応用
　2.1　使用した濾過フィルター
　2.2　水透過および濾過試験方法
　2.3　水透過性能の評価
　2.4　粒子捕捉性能の評価
　2.5　不織布の調製条件の影響
　2.6　基本性能のまとめと展望
3　吸着処理への応用

第10章　ナノファイバー透湿防水シート
1　はじめに
2　透湿防水素材の種類
3　透湿防水ナノ生地の開発
　3.1　ナノファイバーについて
　3.2　ナノ生地の作製
4　ナノ生地の性能評価
　4.1　ナノファイバー単体の引張特性
　4.2　ナノ生地の透湿防水性
　4.3　ナノ生地の通気性
　4.4　ナノ生地の熱特性
　4.5　ナノ生地の曲げ,圧縮などの物性
5　透湿防水ナノファイバーの応用および展望

第11章　吸音材料
1　吸音材料の種類と特徴
2　多孔質型吸音材料の吸音率予測
3　エレクトロスピニング法により作製したシリカファイバーシートの構造と吸音特性

<エレクトロニクス>
第12章　燃料電池/全固体二次電池向け電解質膜
1　はじめに
2　プロトン伝導性ナノファイバーフレームワークからなる燃料電池用固体電解質膜
3　リチウムイオン伝導性ナノファイバーからなる全固体型二次電池用電解質
4　おわりに

第13章　燃料電池用電極触媒層の形成への応用 ―静電スプレー法による固体高分子形燃料電池用低白金担持カソードのセル性能の改善―
1　まえがき
2　実験方法
3　実験結果
　3.1　Pt利用率(UPt)と高分子電解質分布および触媒層の構造
　3.2　初期発電性能
　3.3　耐久性能
　3.4　ES法のイオン化モードの制御による高分子電解質バインダーの酸素輸送抵抗の低減による性能改善
4　まとめ

第14章　セラミックナノファイバの太陽電池・蓄電池への応用
1　はじめに
2　導電ナノファイバのDSSC多孔膜電極中の集電極としての応用
　2.1　酸化チタン多孔膜中のナノファイバの役割
　2.2　TNOナノファイバの作製
　2.3　発電特性への効果
3　光蓄電池電極への応用
　3.1　光蓄電池の原理とNF化
　3.2　酸化タングステンを蓄電材に用いたNF光蓄電池電極
4　まとめと今後の展望

第15章　有機EL/有機薄膜太陽電池
1　はじめに
2　エレクトロスプレー装置
3　有機ELの製膜
4　有機薄膜太陽電池の製膜

第16章　液晶配向膜への応用:時分割ESD法による複数材料の同時成膜
1　はじめに
2　ESD法による複数材料の完全同時成膜
　2.1　目的
　2.2　実験方法
3　時分割ESD法による複数材料の同時成膜
　3.1　目的
　3.2　時分割散布法
　3.3　実験方法
　3.4　結果と考察
4　プレチルト付与の論理モデル
　4.1　目的
　4.2　基本モデル
　4.3　垂直配向材溶液散布時間比率との換算
　4.4　理論モデルの検証
5　まとめ

第17章　汎用ポリマーからなる電界紡糸極細ファイバー膜が示す疑似圧電特性
1　はじめに
2　ポリマーナノマイクロ圧電ファイバーの研究動向
3　汎用ポリマーからなる電界紡糸マイクロファイバー膜の疑似逆圧電特性
4　汎用ポリマーからなる電界紡糸マイクロファイバー膜の疑似正圧電特性
5　応用展開例
6　おわりに

<バイオ・医療>
第18章　ナノ粒子医薬品製剤の調製
1　はじめに
2　非晶質ナノ粒子製剤の設計
3　コア-シェル型製剤の設計
4　調製後処理による物性改善
5　おわりに

第19章　組織工学へのエレクトロスピニングの応用
1　はじめに
2　組織工学で用いる材料
　2.1　生体材料
　2.2　合成高分子
　2.3　天然高分子
3　エレクトロスピニングによる足場の作製
　3.1　組織工学で用いる足場
　3.2　生体吸収材料のエレクトロスピニング
　3.3　エレクトロスピニングによる足場の機能化
4　エレクトロスピニングで作製した足場の課題
　4.1　不織布内部への低い遊走性
　4.2　残留溶媒の毒性
5　ゼラチン不織布
6　おわりに

第20章　組織再生用ナノファイバー足場材料
1　組織再生用ナノファイバー足場の基本特性
2　ナノファイバーの足場機能向上に向けて
　2.1　ECM成分による機能向上
　2.2　足場への増殖因子固定化による機能向上

第21章　生分解性ポリマーと炭酸カルシウム粒子からなる骨再生用繊維質材料
1　はじめに
2　SiV粒子とPLLAの複合材料からなるシート形状体
3　SiV粒子とPLLAの複合材料からなる綿形状の繊維構造体
4　おわりに

第22章　Fine Fiber Technologyの技術開発と化粧品応用
1　Fine Fiberの化粧品応用に向けて
2　D-ES技術
　2.1　デバイス開発:D-ES技術の特長
　2.2　溶液設計:湿度の影響
　2.3　溶液設計:紡糸のコントロール
3　化粧品への応用
　3.1　形成された皮膜の性質
　3.2　肌の改善効果

第23章　生体安全性の高い水溶液から作るシルクナノファイバーシート
1　はじめに
2　シルクナノファイバー不織布作製の試み
3　シルク水溶液からのナノファイバー不織布の作製
4　組織再生材料としてのシルク材料の特異性
5　おわりに

第24章　透湿防水効果と伸縮性を合わせ持つナノファイバーシートと医療用品への応用
1　はじめに
2　伸縮性に優れた物性を有するナノファイバー貼付剤の開発
　2.1　概要
　2.2　貼付剤用ナノファイバーの紡糸と貼付剤加工
　2.3　ナノファイバー貼付剤の物性評価
3　外観性に優れたナノファイバー貼付剤の開発
　3.1　概要
　3.2　外観性に優れた貼付剤用ナノファイバーの製造方法
　3.3　ナノファイバー貼付剤の色目立ち評価
4　今後の展望と応用展開
5　おわりに