2015 Fiscal Year Research-status Report
イオンビーム照射を利用した電解質の高分子フィルムへの閉じ込めに関する研究
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15K06669
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
谷池 晃 神戸大学, 海事科学研究科(研究院), 准教授 (50283916)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | イオンビーム / 放射線グラフト重合法 / 高分子材料 / 導電性 / 加速器分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオンビームを用いて厚さが数十から数百マイクロメーターのポリマーシート中にポリマー電解質等を閉じ込め，機能性ポリマー材料を作成するための基盤研究を行うことを目的としている．モノマー分子を真空中に導入することで重合生長速度定数が大きくなり，従来行ってきた液相中の重合反応ではグラフト重合しにくいモノマー種のグラフト重合が期待できる．また，ポリマー電解質部の複数の領域をつなぐための導電性領域の導入も必要である．平成27年度は主にその場グラフト重合法の確立及びポリマーへの導電性領域導入に関する研究を行った．
グラフト重合するモノマーを真空中に導入する導入装置を構築し，アクリル酸モノマー導入の特性を測定した．この装置を本学タンデム加速器のビームライン端に設置した．そして，いくつかの基礎的実験を経たのち，最終的にはアクリル酸モノマーを導入しながらイオンビームを照射し，グラフト重合を行うことができた．今後，液相中でグラフト重合しにくかった，導電性高分子用EDOTモノマー等のイオンビームグラフト重合実験も可能となった．
重金属イオン（金，銀，銅）でポリカーボネートを照射し，導電性を持った領域形成の研究を行った．すべてのイオンに対して，フルエンスが5*10e16 /cm2以上の場合に導電性が確認された．既成のプローブでは微小領域の抵抗は測定できなかったため，対応できるプローブを作製し，四探針法を適用して試料の抵抗測定を行った．さらに，ポリカーボネートの導電性の入射イオンエネルギー及びフルエンスに対する依存性を測定した．そして，イオン注入後の試料に対して加速器分析を行い，イオンの深さと場所に関する密度分布を測定した．また，分子軌道計算ソフトによる電子雲の分布を計算し，導電性導入に関する依存性を解明するために利用した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本学タンデム加速器ビームライン端の真空チェンバー内にモノマーを導入し，イオンビームを照射しながらグラフト重合反応を行うことができた．また，ポリカーボネートへの導電性領域導入に関する初期の研究を行うことができた．以上の2点に関しては重点的に研究を行ったので，予定よりも進んでいるが，電解質ポリマーの導入実験に関しては行っていないので，今後の進展が必要である．
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| Strategy for Future Research Activity |
本学タンデム加速器を使用することができる時間に制限があるため，イオンビームを照射しながらグラフト重合反応を行う研究に対しては，イオンビーム照射テストスタンドの整備を進め，導入モノマー種，重合時間等の基礎パラメータについて調べる予定である．また，ポリカーボネートへの導電性領域導入に関する照射実験には加速器を長時間使用必要がある．前述の制限があるために，少しずつ取得データを増やしていきたい．
また，電解質ポリマーの導入実験に関しては，導入モノマーの選定，基板ポリマーの選定し，先駆的な実験を行っていきたい．
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| Causes of Carryover |
抵抗測定に用いる四探針プローブが既成の物では対応できなかったので自作したため．
また，学会発表が年度末だったので，旅費として利用できなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
手製の四探針プローブの精度が十分ではないので，精度を上げるために用いる．
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