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無機ネットワーク制御によるイオン液体ゲルの超高強度化と高速CO2透過膜への展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K04812
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分27010:移動現象および単位操作関連
研究機関神戸大学

研究代表者

神尾 英治  神戸大学, 工学研究科, 准教授 (30382237)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード高強度ゲル / イオン液体 / ダブルネットワーク / CO2分離膜 / 無機/有機ダブルネットワーク / 高強度イオンゲル / 無機ネットワーク / エネルギー散逸 / イオンゲル膜 / ネットワーク組成 / シリカナノ粒子クラスター / シリカナノ粒子 / ゲル / 無機/有機相互侵入網目
研究成果の概要

イオン液体含有無機/有機ダブルネットワークゲル(DNイオンゲル)の強度発現に及ぼす無機ネットワークの役割に関する検討を行った。シリカナノ粒子を原料とする無機ネットワーク形成法を確立し、強度発現のための無機ネットワークの破断とそれに伴うエネルギー散逸に及ぼすシリカ粒子径やネットワーク間相互作用の影響を明らかにした。
また、CO2分離膜材料としてのDNイオンゲルの有用性を検証するため、無機/有機ネットワーク組成の制御による機械的強度の最適化と、最適条件における高イオン液体含有DNイオンゲル膜の調製と評価を行い、DNイオンゲルが高性能CO2分離膜材料として高いポテンシャルを有することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、無機/有機DNイオンゲルの高強度発現に寄与する無機ネットワークの構造や物性とゲル強度の関係を明らかにした。これは無機/有機DNイオンゲルの強度発現の起源に迫るものであり、学術的に大きな意義がある。また、その強度発現メカニズムを解明するとともに、高強度発現のための無機ネットワーク設計指針を提案した。さらに、高イオン液体含有量と強度を兼ね備えたDNイオンゲル膜を創製し、そのCO2分離膜材料としての高いポテンシャルを明らかにした。これは高性能CO2分離膜の開発につながる成果であり、地球温暖化等の課題の解決に貢献する。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (30件) (うち国際学会 8件、 招待講演 1件) 備考 (3件) 産業財産権 (3件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Minnesota(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Minnesota(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Inorganic/organic nanocomposite ion gels with well dispersed secondary silica nanoparticles2020

    • 著者名/発表者名
      Yasui Tomoki、Kamio Eiji、Matsuyama Hideto
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 10 号: 24 ページ: 14451-14457

    • DOI

      10.1039/d0ra02478c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of Inorganic/Organic Double-Network Ion Gels Using a Cross-Linkable Polymer in an Open System2020

    • 著者名/発表者名
      Kamio Eiji、Kinoshita Masayuki、Yasui Tomoki、Lodge Timothy P.、Matsuyama Hideto
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 53 号: 19 ページ: 8529-8538

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.0c01488

    • NAID

      120006952727

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Inorganic/organic double-network ion gel membrane with a high ionic liquid content for CO2 separation2020

    • 著者名/発表者名
      Kamio Eiji、Minakata Masayuki、Iida Yu、Yasui Tomoki、Matsuoka Atsushi、Matsuyama Hideto
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: 53 号: 1 ページ: 137-147

    • DOI

      10.1038/s41428-020-0393-y

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] イオン液体を分離媒体とするCO2分離膜2020

    • 著者名/発表者名
      神尾英治、松山秀人
    • 雑誌名

      分離技術

      巻: 50 ページ: 8-14

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Energy Dissipation via the Internal Fracture of the Silica Particle Network in Inorganic/Organic Double Network Ion Gels2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yasui, So Fujinami, Taiki Hoshino, Eiji Kamio, Hideto Matsuyama
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 16 号: 9 ページ: 2363-2370

    • DOI

      10.1039/c9sm02174d

    • NAID

      120006818756

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tough and Stretchable Inorganic/Organic Double Network Ion Gel Containing Gemini-Type Ionic Liquid as Multiple Hydrogen Bond Cross-Linker2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yasui, Eiji Kamio, Hideto Matsuyama
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 号: 21 ページ: 11870-11876

    • DOI

      10.1039/c9ra01790a

    • NAID

      120006631015

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inorganic/Organic Double-Network Ion Gels with Partially Developed Silica-Particle Network2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Yasui, Eiji Kamio, and Hideto Matsuyama
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 36 ページ: 10622-10633

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b01930

    • NAID

      120006533206

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 無機/有機ダブルネットワークイオンゲル薄膜調製のための前駆体溶液組成の最適化2021

    • 著者名/発表者名
      久高 陸, 神尾 英治, 松岡 淳, 中川 敬三, 吉岡 朋久, 松山 秀人
    • 学会等名
      第23回化学工学会学生発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 無機/有機複合ネットワークイオンゲルの機械的強度に及ぼすイオン液体種 の影響2021

    • 著者名/発表者名
      森平 健太, 神尾 英治, 松岡 淳, 中川 敬三, 吉岡 朋久, 松山 秀人
    • 学会等名
      第23回化学工学会学生発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 無機/有機ダブルネットワークイオンゲルの有機ネットワーク架橋度と機械的強度の関係2020

    • 著者名/発表者名
      神尾 英治, 木ノ下 雅之, 安井 知己, 松岡 淳, 松山 秀人
    • 学会等名
      第69回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 無機/有機ダブルネットワークイオンゲル薄膜の創製とそのCO2透過性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      神尾 英治, 木ノ下 雅之, 安井 知己, 松岡 淳, 松山 秀人
    • 学会等名
      日本膜学会第42年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 無機/有機ダブルネットワークイオンゲル薄膜の創製2020

    • 著者名/発表者名
      神尾 英治, 木ノ下 雅之, 安井 知己, 松岡 淳, 松山 秀人
    • 学会等名
      第69回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Development of double-network ion gel-based CO2 separation membrane from non-volatile network precursors2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang JINHUI, Eiji KAMIO, Masayuki KINOSHITA, Tomoki YASUI, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      化学工学会第51回秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Double-network ion gel membrane fabricated by non-volatile network materials with enhanced mechanical strength and CO2 separation performance2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang JINHUI, Eiji KAMIO, Atsushi MATSUOKA, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      膜シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高イオン液体含有無機/有機ダブルネットワークイオンゲルの創製とそのCO2透過性能2020

    • 著者名/発表者名
      南方 雅之, 安井 知己, 松岡 淳, 神尾 英治, 松山 秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CO2 permeation performance of inorganic/organic double-network gel membrane containing a large amount of ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Eiji KAMIO, Tomoki Yasui, Masayuki Minakata, Yu IIDA, Keizo NAKAGAWA, Tomohisa YOSHIOKA, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      International Congress on Membranes & Membrane Processes 2020 (ICOM2020)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ionic liquid-based gel membrane for CO2 separation2020

    • 著者名/発表者名
      Eiji Kamio
    • 学会等名
      I2CNER International Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高イオン液体含有量の無機/有機ダブルネットワークゲル膜の創製2020

    • 著者名/発表者名
      南方雅之, 安井知己, 松岡 淳, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      第22回化学工学会学生発表会(岡山大会)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 架橋性高分子による無機/有機ダブルネットワークイオンゲルの作製2020

    • 著者名/発表者名
      瀨川純平, 木ノ下雅之, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      第22回化学工学会学生発表会(岡山大会)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 大量のイオン液体を含有する高強度ゲル膜の創製とそのCO2選択透過性能に関する検討2020

    • 著者名/発表者名
      神尾英治, 安井知己, 南方雅之, 飯田 祐, 松山秀人
    • 学会等名
      化学工学会第85年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ジェミニ型イオン液体を水素結合性架橋剤とする無機/有機ダブルネットワークイオンゲル2019

    • 著者名/発表者名
      安井知己, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 架橋性高分子を用いた無機/有機ダブルネットワークイオンゲルの開発2019

    • 著者名/発表者名
      木ノ下雅之, 安井知己, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      第68回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Double network ion gel membrane with CO2-philic ionic liquid as the CO2 separation medium2019

    • 著者名/発表者名
      Eiji KAMIO, Fatemeh Ranjbaran, Hideto Matsuyama
    • 学会等名
      12th conference of the Aseanian Membrane Society (AMS12)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inorganic/organic Double-Network Ion Gel Membrane for CO2 Separation2019

    • 著者名/発表者名
      Eiji KAMIO, Tomoki YASUI, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      18th Asian Pacific Confederation of Chemical Engineering (APCChE 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無機/有機ダブルネットワークイオンゲルの高強度発現機構の解明2019

    • 著者名/発表者名
      安井知己, 星野大樹, 藤波 想, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] イオンゲル薄膜の開発を目指した不揮発性原料による無機/有機ダブルネットワークの形成2019

    • 著者名/発表者名
      木ノ下雅之, 安井知己, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      第68回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] CO2分離膜への応用を目指した高強度イオンゲル薄膜形成のための要素技術の確立2019

    • 著者名/発表者名
      神尾英治, 木ノ下雅之, 安井知己, 松山秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 選択的に作製できる3種類の高強度無機/有機ハイブリッドネットワークイオンゲル2019

    • 著者名/発表者名
      安井知己, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      第10回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高強度ダブルネットワークイオンゲル薄膜創製のための要素技術の確立2019

    • 著者名/発表者名
      神尾英治, 木ノ下雅之, 安井知己, 松山秀人
    • 学会等名
      第10回イオン液体討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] シリカ粒子ナノクラスターを犠牲的結合とするイオン液体含有高強度無機/有機ハイブリッドネットワークゲルの開発2018

    • 著者名/発表者名
      安井知己, 神尾英治, 飯田祐, 松山秀人
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] シリカ粒子ネットワーククラスターを犠牲的結合として用いたイオン液体含有高強度無機/有機ハイブリッドネットワークゲル2018

    • 著者名/発表者名
      安井知己, 神尾英治, 飯田祐, 松山秀人
    • 学会等名
      第64回高分子研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 部分的に発達したシリカ粒子ネットワークを有するイオン液体含有高強度無機/有機ハイブリッドネットワークゲル2018

    • 著者名/発表者名
      安井知己, 神尾英治, 飯田祐, 松山秀人
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 部分発達シリカ粒子ネットワークを有するイオン液体含有高強度ゲルフィルムのネットワーク構造と力学的特性2018

    • 著者名/発表者名
      安井知己, 神尾英治, 松山秀人
    • 学会等名
      膜シンポジウム2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] HIGH-STRENGTH GELS COMPOSED OF AN IONIC LIQUID AND INORGANIC/ORGANIC HYBRID NETWORKS FORMED VIA ONE-POT/ONE-STEP PROCESS2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji KAMIO, Tomoki YASUI, Yu IIDA, Jian Ping GONG, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      The 82nd Prague Meeting on Macromolecules - Polymer Networks and Gels 2018 and 24th meeting of the international Polymer Networks Group
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] IONIC LIQUID-BASED GELS WITH SPECIFIC INORGANIC/ORGANIC DOUBLE NETWORK2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki YASUI, Eiji KAMIO, Yu IIDA, Jian Ping GONG, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      The 82nd Prague Meeting on Macromolecules - Polymer Networks and Gels 2018 and 24th meeting of the international Polymer Networks Group
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of tough inorganic/organic double network ion gels for CO2 separation membranes2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki YASUI, Eiji KAMIO, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      The 11th conference of the Aseanian Membrane Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Double-network ion gel membrane with tunable inorganic/organic network for CO2 separation2018

    • 著者名/発表者名
      Eiji KAMIO, Fatemeh RANJBARAN, Yu IIDA, Tomoki YASUI, Hideto MATSUYAMA
    • 学会等名
      The 11th conference of the Aseanian Membrane Society
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] イオン液体型ガス分離膜の開発

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~matuyama/cx14HP/research/research-summary-gas-sep-i.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
  • [備考] 膜工学グループ, 研究関連 / Publications

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~matuyama/cx14HP/research-publications-papers-jap-2018.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 神戸大学学術成果リポジトリ

    • URL

      http://www.lib.kobe-u.ac.jp/handle_kernel/90005304

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [産業財産権] イオン性液体含有構造体の製造方法及びイオン性液体含有構造体2019

    • 発明者名
      神尾英治,松山秀人,木ノ下雅之,安井知己,他3名
    • 権利者名
      神尾英治,松山秀人,木ノ下雅之,安井知己,他3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-157339
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [産業財産権] イオン性液体含有構造体の製造方法及びイオン性液体含有構造体2019

    • 発明者名
      神尾英治,松山秀人,木ノ下雅之,安井知己,他3名
    • 権利者名
      神尾英治,松山秀人,木ノ下雅之,安井知己,他3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 外国
  • [産業財産権] イオン性液体含有構造体の製造方法及びイオン性液体含有構造体2018

    • 発明者名
      木村直道, 神尾英治, 木ノ下雅之, 安井知己, 他3名
    • 権利者名
      木村直道, 神尾英治, 木ノ下雅之, 安井知己, 他3名
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-160832
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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