2015 Fiscal Year Research-status Report

ナノファイバー界面を利用した高速輸送チャネルの構築と水処理膜への応用

Research Project

Project/Area Number	15K05621
Research Institution	Tokyo Institute of Technology
Principal Investigator	松本英俊東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (40345393)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2018-03-31
Keywords	高分子機能材料 / 高分子膜 / カーボンナノファイバー
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、ナノファイバーをコンポジットした高分子膜において、ナノファイバーの表面化学構造およびコンポジット膜内での分散状態、さらにナノファイバー/高分子界面での水分子の運動性と水透過性との関係を体系的に調べ、ナノファイバー界面を利用した高速輸送チャネル構築を目指した基礎研究を実施する。本年度は既存カーボンナノファイバーおよびマトリクス高分子を利用したコンポジット膜の作製と新規マトリクス高分子の合成について検討を行った。（1）カーボンナノファイバーコンポジット膜の作製カーボンナノファイバー分散液にマトリクス高分子としてポリベンズイミダゾール(PBI)を加えた溶液を調製し、スピンコート法によりコンポジット膜を作製した。（2）膜の構造および物性の評価作製したコンポジット膜について、走査型電子顕微鏡を用いて表面および断面構造観察を行い、コンポジット膜内でナノファイバーが良好に分散し、3次元ネットワーク構造を形成していることを確認した。また、マトリクスに使用する高分子としてPBI以外に動的共有結合部位を主鎖中に含む新規ポリアミドを合成し、製膜時の温度調整によって膜の高次構造を制御できることを明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason コンポジット膜の作製と評価については概ね計画通りに進捗している。コンポジット膜中のナノファイバー充填率およびナノファイバー/高分子マトリクス接触面積と透過性能との関係については未解明な部分があるため、次年度以降引き続き検討を進める。
Strategy for Future Research Activity	本年度の検討により、高分子マトリクス中にカーボンナノファイバーが良好に分散したコンポジット膜の作製法は確立された。次年度は作製したコンポジット膜内でのより詳細な物質輸送メカニズムの解明のために、膜内での分子運動性の評価を進め、ナノファイバー/高分子界面の寄与を明らかにしていく。
Causes of Carryover	海外メーカーから購入を予定していた試薬の納期が年度内に間に合わなかったため。
Expenditure Plan for Carryover Budget	ナノファイバーおよびマトリクス高分子の原料となる試薬の購入および紡糸装置・製膜装置・分析装置関連の消耗品費を予定している。また、本年度成果の学会発表のための国内旅費および海外旅費、海外の主要ジャーナルへの論文投稿のための論文英文校閲費を予定している。