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自己組織化元素ブロック高分子の構築と無加湿プロトン伝導膜への展開

Publicly Offered Research

Project AreaCreation of Element-Block Polymer Materials
Project/Area Number 25102505
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

松井 淳  山形大学, 理学部, 准教授 (50361184)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Fiscal Year 2014: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Keywordsハイブリッド / 自己組織化 / プロトン伝導 / ハイブリッド材料
Outline of Annual Research Achievements

シルセスキオキサンを無機部位とした両親媒性ハイブリッド材料を作製するために、疎水性のかご形シルセスキオキサン(POSS)の一片に親水性かつフレキシブルなジエチレングリコール鎖を導入した材料を設計し合成した。さらにジエチレングリコール鎖の末端の水酸基とエチルイミダゾールとを縮合することで水素結合部位となるカルバメート基を導入し、自己組織化が開始する駆動力となることを期待した。具体的には不完全縮合型のイソブチルトリシラノールPOSSを出発物質とし、トリクロロシランとの反応によりかご形構造を形成した後に、ジエチレングリコールを導入し末端にイミダゾールを導入したものである(POSS-IM)。POSSはその直径が1nm程度と非常に大きいため、これまでは高分子鎖を親水部位として導入した例がほとんどであったが、我々はジエチレングリコールのような短い親水鎖を用いても両親媒性POSSを合成できることを見いだした。POSS-IMをメタノールに分散させTEMグリッド状で乾燥させるとシート状に、一方ジクロロエタンに分散させた場合はリボン状に自己組織化することが分かった。またTHF/エタノール/水の混合液においてはベシクルを形成することがわかった。このように、溶媒を選択することでPOSS-IMが自己組織化による多様な形態に構造化することがわかった。続いてイミダゾール基の特徴を応用する目的として、薄膜のプロトン伝導度測定を行ったところ、加湿下において10-4 S/cmの伝導度を示し、イミダゾール部位がプロトン伝導部位として働くことが示された。この両親媒性ハイブリッド材料は分解温度が200度以上の耐熱性を示すため、耐熱性プロトン伝導膜として利用することが可能である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2015 2014

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] A Trilayer Film Approach to Multicolor Electrochromism2014

    • Author(s)
      J. Matsui, R. Kikuchi, T. Miyashita,
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 136 Issue: 3 Pages: 842-845

    • DOI

      10.1021/ja4107786

    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Ferroelectricity of poly(vinylidene fluoride) homopolymer Langmuir-Blodgett nanofilms2014

    • Author(s)
      Huie Zhu, Shunsuke Yamamoto, Jun Matsui, Tokuji Miyashita and Masaya Mitsuishi
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 2 Issue: 33 Pages: 6727-6731

    • DOI

      10.1039/c4tc00600c

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] 階層化高分子組織体を用いた電子機能材料2014

    • Author(s)
      松井淳
    • Journal Title

      日本ゴム協会誌

      Volume: 87 Pages: 219-225

    • NAID

      130004796096

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Charge Traping in the Hybrid Polymer Bilayer Film Prepared by Layer-by-Layer Technique2015

    • Author(s)
      北條健太,小野健太, 石崎学, 金井塚勝彦, 栗原正人, 松井淳
    • Organizer
      Advanced Next Generation Energy Leadership (ANGEL Project, R2601) 2014 Kick-Off Symposium
    • Place of Presentation
      Faculty of Engineering, Yamagata University, Japan
    • Year and Date
      2015-01-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 交互積層法を用いたハイブリッド薄膜による電子移動制御2014

    • Author(s)
      北條健太, 松井淳, 三ツ石方也
    • Organizer
      第14回多元物質科学研究所研究発表会
    • Place of Presentation
      東北大学桜ホール
    • Year and Date
      2014-12-05
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 高分子ナノ組織体によるイオニクス材料の創製2014

    • Author(s)
      松井淳
    • Organizer
      超分子創製化学セミナー(第52回)
    • Place of Presentation
      立命館大学
    • Year and Date
      2014-11-25
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 交互積層法を用いたハイブリッドナノ薄膜の作製とその電気化学挙動2014

    • Author(s)
      北條健太, 松井淳
    • Organizer
      錯体化学若手の会 北海道・東北支部 第6回勉強会
    • Place of Presentation
      東北大学桜ホール
    • Year and Date
      2014-11-15
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] ダブルデッカー型シルセスキオキサンを用いたハイブリッドイオン伝導材料2014

    • Author(s)
      武田美沙希, 松井淳, 三ツ石方也, 宮下徳治
    • Organizer
      2014 高分子学会東北支部研究発表会
    • Place of Presentation
      日本大学工学部
    • Year and Date
      2014-11-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ダブルデッカー型シルセスキオキサンからなるハイブリッドイオニクス材料2014

    • Author(s)
      武田美沙希, 松井淳, 三ツ石方也
    • Organizer
      第4回CSJ化学フェスタ2014-日本化学会秋季事業-
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      2014-10-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 元素ブロックポリマーの階層化によるイオニック材料の創製2014

    • Author(s)
      松井淳
    • Organizer
      無機高分子研究会
    • Place of Presentation
      日本ゼオン一碧壮
    • Year and Date
      2014-10-03
    • Related Report
      2014 Annual Research Report 2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ダブルデッカー型シルセスキオキサンを用いたハイブリッドイオニクス材料2014

    • Author(s)
      武田美沙希, 松井淳, 三ツ石方也
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学文教キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] かご形シルセスキオキサンを基盤とした元素ブロックイオニックポリマー2014

    • Author(s)
      松井 淳、武田美沙希、小川貴裕、三ツ石方也、宮下徳治
    • Organizer
      第63回高分子討論会
    • Place of Presentation
      長崎大学文教キャンパス
    • Year and Date
      2014-09-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] かご形シルセスキオキサンを用いたハイブリッドイオン伝導材料2014

    • Author(s)
      武田美沙希, 松井淳, 三ツ石方也
    • Organizer
      第63回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2014-05-28
    • Related Report
      2014 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2018-03-28  

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