近く

Scientific Reports volume 12、記事番号: 18264 (2022) この記事を引用

1034 アクセス

2 引用

1 オルトメトリック

メトリクスの詳細

この記事に対する出版社の訂正は、2022 年 12 月 9 日に公開されました。

この記事は更新されました

エナジーハーベスティングとの組み合わせに便利なマイクロエネルギー貯蔵は、様々なシェル材料によるマイクロカプセル化によって実現されることが知られているが、その用途は陸上に限定されている。 今回、NaCl水溶液中に微小電力を蓄えるイオン液体電解質を内包したシリコーンマイクロカプセルアレイと微小発電方法の作製に成功した。 シリカ微小球の下にあるArFエキシマレーザー照射されたシリコーンゴムは、シリコーンの光解離によって光化学的にかつ周期的に膨潤した。 微小膨潤に伴って、生成された低分子量シリコーンが各微小球の曲率に沿って放出され、微小球を取り囲んだ。 化学エッチング後、シリコーンマイクロカプセルアレイは中空になった。 さらに、各中空シリコンマイクロカプセルは、真空中でイオン液体を閉じ込めることができます。 さらに、イオン液体を封入する前後のシリコーンマイクロカプセルは、超疎水性または超疎水性に近い性質を示した。 その結果、シリコーンマイクロカプセルアレイは、NaCl溶液中の電気絶縁領域の均一な空隙に閉じ込められることができた。 これは、電解質であるイオン液体を内包したシリコーンマイクロカプセルの一つ一つが、海水中で動作するIoT機器との接続を目的とした微小電力貯蔵用の電気二重層キャパシタとして機能することを意味します。

マイクロカプセル化には、生きた細胞の作成から始まった長い歴史があります。 ほとんどの単細胞植物や動物は、マイクロカプセル化の生きた例です1。 マイクロカプセル化の最も重要な機能は、内部物質の保護と細胞膜を通過する物質の流れの制御です。 一方、カーボンレスコピー用紙は、マイクロカプセル化の人為的応用に成功した初期の例でした2。 現在、マイクロカプセル化は、活性剤の小さな粒子または液滴をコーティングで囲むか、ポリマー材料に埋め込むことで、多くの有用な特性を備えたサブミクロンから数ミリメートルの範囲の小さなカプセルを与えるプロセスとして定義できます3。 囲まれた材料はコアを表し、コアの周囲を覆う材料はシェルまたはシェル壁と呼ばれます。

マイクロカプセル化は材料のマイクロ・ナノ加工の観点からも重要な技術であり、近年その用途の拡大が進んでいる4,5。 マイクロカプセル化が必要な理由は同じではありませんが、基本的には、必要なときに必要な場所でコア材料を放出することに加えて、コア材料を周囲から隔離する必要があります。 その特性を生かした応用例の一つがドラッグデリバリーシステム6である。 ドラッグデリバリーシステムは、体内の薬物の分布を定量的、空間的、時間的に制御するシステムです。 薬物送達システムのための多数の異なるマイクロカプセル化が報告されている7、8、9。 別の効果的な応用例として、この技術を自己修復に使用して独自のコーティング方法を開発しています10、11、12。 いずれの場合も、使用時にはシェル壁を破壊する必要があります。 一方、マイクロカプセル化は、マイクロ/ナノコンテナとして材料を保存するためにも使用できます13、14。 天文学では、小惑星リュウグウが持ち帰ったサンプルから、粗粒の含水ケイ酸塩鉱物の中に脂肪族炭素を豊富に含む有機物が濃縮されていることが判明した。 これは、殻壁としての粗粒含水ケイ酸塩鉱物が有機物と水のゆりかごとなり、そのままの状態で地球に運ばれたことを意味する15。 エネルギー応用の場合、相変化材料は熱エネルギーを貯蔵するためにさまざまなシェル壁に封入されています16、17、18、19、20。 ただし、この場合、作製したマイクロカプセルは基本的には分離して独立したものとなる。 また、形状や大きさを均一に制御するのは難しいとの報告もあります。