Seminar “Drying colloidal films, from a liquid dispersion to a rigid coating” (Prof. Lucas Goehring, Nottingham Trent Univ.) コロイド薄膜の乾燥 (4/11)

2024/4/11 (木) 10:30, BASE 1F 会議室

Drying colloidal films, from a liquid dispersion to a rigid coating コロイド薄膜の乾燥 – 液体分散体から固化コーティングへの変化

Lucas Goehring, Nottingham Trent University

Abstract:
Colloidal dispersions are the basis of diverse types of coatings including paints, varnishes, foodstuffs, cosmetics and medical materials. These are prepared as complex mixtures of different phases of matter, such as nanoscopic particles, polymers and emulsions, dispersed in a liquid, applied to a surface and then dried. As they dry into a film, these materials also pass rapidly through intermediate states, like gels or glasses, which help determine the structure of the final product. Over the past twenty years there has been considerable research progress made in the understanding of these drying processes, for example including the search to replace more harmful solvents with water, or to prepare dispersions with bespoke, designer properties.
In this presentation I will walk through the key stages of how a dispersion dries. By identifying the processes that are active during the key stages of drying, I will show how we can understand and control how a drying film or coating solidifies. I will then turn to look at the properties of the solid product itself, and how drying can lead to mechanical instabilities like fracture, shear banding and peeling, and how such undesirable effects can be minimised.

コロイド分散体は、塗料、ワニス、食品、化粧品、医療用素材など、さまざまな種類のコーティングの基礎です。これらは、ナノサイズの粒子、ポリマー、エマルションなどの異なる物質相が液体に分散した複雑な混合物として調製され、表面に塗布されて乾燥します。乾燥の過程では、最終製品の構造を決定する重要な中間状態であるゲルやガラス状態を経ることが知られています。過去20年間で、有害な溶媒を水に置き換えたり、設計された特性を持つ分散体を作製するなど、乾燥プロセスの理解が大きく進みました。

本発表では、分散体の乾燥過程の主要なステージを解説し、乾燥フィルムやコーティングの固化過程を理解し、制御する方法を示します。さらに、固化した製品自体の性質、特に乾燥に起因する割れ、せん断バンディング、剥離といった機械的不安定性とその抑制方法についても述べます。