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May 31, 2023

グリーンで持続可能なキトサン

Scientific Reports volume 12、記事番号: 13209 (2022) この記事を引用する 1819 アクセス数 9 引用指標の詳細 この記事に対する著者の訂正は、2022 年 10 月 6 日に公開されました。

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この記事に対する著者の訂正は、2022 年 10 月 6 日に公開されました。

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環境に優しく持続可能な防食コーティングの適用は、過酷な環境で金属材料を保護するための関心が高まっています。 ここでは、安定した結晶性キトサン/アラビアゴム複合体 (CGAC) ナノ粉末の合成に成功し、さまざまな方法で特性評価を行いました。 異なる用量 (25、50、100、および 200 ppm) の CGAC ナノ粉末を使用して軟鋼サンプルをコーティングし、重量分析、電気化学的測定、および表面特性評価技術を使用して 3.5 wt.% NaCl 溶液中での耐食能力を検査しました。 すべての方法で一貫した結果が得られ、ナノコンポジットコーティングが鋼基材に良好な防食特性を付与できることが明らかになりました。 得られた保護効率は、塗布された表面層の CGAC 線量の増加とともに向上し、200 ppm コーティングで 96.6% に達しました。 食塩水に浸した後のコーティングされていないサンプルとコーティングされたサンプルのSEMおよびAFM表面形態は、CGACコーティングが鋼表面の活性腐食部位をブロックし、攻撃的なCl-イオンが金属基材を攻撃するのを防ぐことができることを示しました。 水滴の接触角は、コーティングされていない元の表面の 50.7°から、コーティングされた表面の 101.2°まで増加したため、さらに裏付けられました。 現在の研究は、海洋環境における軟鋼構造物を保護するための、有望で信頼性の高い天然ナノ複合材料コーティングを実証しています。

グリーンで効率的なコーティングは、ほとんどの金属構造の外観、強度、性能、機能を環境の攻撃から保護するための重要なアプローチの 1 つです。 したがって、多くの技術用途における高度な機能性とスマートな防食コーティングの開発は、現在、科学アカデミーの主要な焦点となっています。 キトサン (Ch) は、β-(1,4)-2-アミド-2-デオキシ-D-グルカン (グルコサミン) と β-(1,4)-2-アセトアミド-2-デオキシ-D-グルカンを含む線状コポリマーです。グルカン (N-アセチルグルコサミン) は、部分的なアルカリ脱アセチル化を介してキチンから合成されます。 キチンは、自然界でセルロースに次いで 2 番目に多い多糖類であり、世界中に広く分布しており、一般に甲殻類の殻や多くの節足動物の外骨格から抽出されます。 多糖類は生体高分子の最大のカテゴリーであり、主に植物、動物、菌類、細菌に由来します1,2。 多糖バイオポリマーの特徴は、特に環境に対する世界的な要件に適合しています3、4、5。 これらの天然ポリマーは天然由来であるため、生分解性、非毒性、複数の吸着部位との反応性が高く、幅広い仕様を備えています6、7。 キトサンが希酢酸溶液に溶解すると、アミン基がプロトン化され、その結果生じる正電荷が高分子高分子電解質のような特性を与えます。 生体適合性、抗菌活性、生分解性、極めて優れた皮膜形成能など、その独特の物理化学的特性は多くの研究者の注目を集めています。 とりわけ、これらの興味深い物理化学的特性は、バイオテクノロジー、医薬品、生物医学、包装、廃水処理、化粧品、食品科学を含むさまざまな分野で科学的および産業上の関心を引き起こしています8、9、10、11、12。 キトサンとその複合材料は、高い皮膜形成能力、金属表面への優れた密着性、化学官能基化の容易さに伴う多用途性などのユニークな特性により、金属の腐食に対する保護コーティングバリアとしての用途に実行可能な選択肢となり得ます。銅ベースおよびアルミニウムベースの合金の場合の基板13、14。 また、Gebhardt et al.15 は、生理学的条件下でのステンレス鋼上の電気泳動キトサンコーティングの挙動を特徴付けています。 一方、John ら 16 は、酸性溶液中でのキトサン/TiO2 ナノ複合材料コーティングによる軟鋼の腐食抑制を研究するために、ゾルゲル浸漬コーティング手法を使用しました。 同様に、キトサンとその誘導体の一部は、3.5% NaCl 中での炭素鋼 17 およびステンレス鋼 18 の腐食防止剤として使用できます。 しかし、単一成分だけでは腐食性媒体 (酸、アルカリ、または中性) に対して十分な効果が得られず、安定性だけでなく溶解性が最も重要となる大規模な使用では多くの欠点が生じる可能性があります 19,20,21 。 したがって、有望な結果を得るために、産業界では多糖類複合材料の使用がより求められています22、23、24、25。