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Preparation of porous polymer/ionic liquid gels by competition between phase separation and crystallization

Research Project

Project/Area Number 17K18284
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Polymer chemistry
Polymer/Textile materials
Research InstitutionOkayama University of Science

Principal Investigator

Osaka Noboru  岡山理科大学, 理学部, 准教授 (80550334)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsイオン液体 / ゲル / 相分離 / 結晶化 / 多孔体 / 溶媒和 / 高分子 / 高分子ゲル
Outline of Final Research Achievements

We found that a solution consisting of a fluorine-based crystalline polymer (PVDF) and an ionic liquid caused phase separation at a high lithium salt concentration. With this discovery, it was clarified that porous ionic liquid gel can be formed by competition between phase separation and crystallization, and the mechanism was studied. First, a detailed phase diagram of the phase separation temperature and the crystallization temperature was drawn, and the thermal properties were investigated. It was shown that the phase separation appeared at a lithium salt concentration of 20 wt% or more, and that the drastic increase in the melting point was caused by the increase in the interaction parameter. It was also clarified that PVDF was solvated by the anion of the ionic liquid, and the lithium salt formed the complex with anion of the ionic liquid, which energetically destabilized PVDF.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

イオン液体は不揮発性や不燃性をもつためリチウムイオンポリマー二次電池の次世代電解液として期待されている。一方、フッ素系結晶性高分子を用いたゲル電解質には多くの応用開発例があるにも関わらず、イオン液体を溶媒とした新規ゲル電解質では、そのゲル化機構の詳細はほとんど報告されていない。我々が発見したアルカリ金属塩による相分離の発生と多孔性イオン液体ゲルの形成は、冷却時の結晶化と競合することで網目の階層構造を大きく制御する手法となり得る。さらに、散乱法や分光法による熱物性や相分離発生機構の詳細な解明は、ゲルの構造物性制御とその分子設計の確立のための基礎的指針となると期待できる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 5 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] 階層構造から読み解くゴムのひみつ2019

    • Author(s)
      大坂 昇
    • Journal Title

      CHEMISTRY & EDUCATION

      Volume: 67 Issue: 3 Pages: 120-121

    • DOI

      10.20665/kakyoshi.67.3_120

    • NAID

      130007804196

    • ISSN
      0386-2151, 2424-1830
    • Year and Date
      2019-03-20
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  • [Journal Article] Unexpected cosolvency of water on poly(propylene glycol) in hydrophobic ionic liquid2019

    • Author(s)
      Noboru Osaka, Kenta Okauchi, Yuhei Eki, Yukihiro Noda
    • Journal Title

      Colloid and Polymer Science

      Volume: 297 Issue: 10 Pages: 1375-1381

    • DOI

      10.1007/s00396-019-04551-0

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    • Author(s)
      Osaka Noboru、Minematsu Yuichi、Tosaka Masatoshi
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 8 Issue: 71 Pages: 40570-40580

    • DOI

      10.1039/c8ra08514e

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Simultaneous Stiffening, Strengthening and Toughening of Acrylic Rubber by Miscible Blending with Poly (Vinylidene Fluoride)2018

    • Author(s)
      大坂 昇
    • Journal Title

      NIPPON GOMU KYOKAISHI

      Volume: 91 Issue: 8 Pages: 309-315

    • DOI

      10.2324/gomu.91.309

    • NAID

      130007497726

    • ISSN
      0029-022X, 1884-0442
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      Osaka Noboru、Hamamoto Keiji
    • Journal Title

      Polymer

      Volume: 141 Pages: 132-142

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2018.03.003

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      大坂 昇
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      Noboru Osaka, Kenta Okauchi, Yuhei Eki, Yukihiro Noda
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      日本分析化学会第68年会
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      大坂 昇、武田 奈津子
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      大坂 昇
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      武田 奈津子、大坂 昇
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      大坂 昇
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    • Author(s)
      大坂昇(分担執筆)
    • Total Pages
      691
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861046919
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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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