2017 Fiscal Year Annual Research Report
熱可塑性半導体エラストマー材料の創製とストレッチャブル電子デバイスへの応用
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16H06049
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
東原 知哉 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 准教授 (50504528)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 半導体高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高効率半導体高分子材料への高い伸縮性付与を実現し，高分子・有機材料分野における新しい熱可塑性半導体エラストマー材料の創製とストレッチャブル電子デバイスへの応用を目的とした。平成29年度は，当初研究実施計画のうち，(2)ポリ（3-ヘキシルチオフェン）（P3HT）に代る高効率半導体高分子およびポリイソブチレン（PIB）の結合反応の検討を中心に行った。具体的には，高効率半導体高分子材料の探索のため，有機薄膜太陽電池の高効率化の設計指針に基づき，ジケトピロロピロールおよびビスチアジアゾール骨格を有する半導体ポリマー群の開発を行った。その結果，350-1000 nmまでの広域吸収帯で光吸収能を持った半導体高分子の開発に成功した。エネルギー変換効率は2.2％に留まったものの，有機薄膜太陽電池材料の広域光吸収化の指針が明らかとなった。一方，本材料と目的のPIB鎖との結合反応に先立ち，モデル反応として，両末端にクロロジメチルアルキル基を有するPIBおよび両末端に無置換チエニル基を有するP3HTとの間で，四塩化チタン存在下，カップリング反応を検討した。その結果，高分子量化（マルチブロック化）が進行したことから，目的とする結合反応の有効性が確かめられた。本法は，カルボカチオンの求電子置換反応を経由する新規マルチブロック化手法として特筆すべきであり，一般の半導体高分子鎖とエラストマー鎖の結合が可能になると期待される。今後は，Stilleカップリング法等も検討しつつ、高効率材料とPIB鎖または類似エラストマー材料との結合反応を実現する。
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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
平成28年度の当初研究実施計画では，(1)ｐ型半導体ポリ(3-ヘキシルチオフェン)（P3HT）鎖およびオレフィン系エラストマー鎖から構成されるブロック共重合体合成条件の最適化についての検討のみを予定していたが，平成30年度に予定していた(3)ブロック共重合体膜の自己組織化構造観察を２年前倒しで検討することができた。特に，これまでなかったブロックシーケンスの新規ポリマー合成の創出が早期に実現できたことと，半導体高分子膜のひずみ印可時の結晶構造およびミクロ相分離構造の高輝度X線による詳細な構造解析を迅速に行っており，これまで不明であったポリマーの構造と応力印加時の相関関係の一部を明らかにできたことは特筆すべき点である。ただし，平成29年度に遂行した(2)ポリ（3-ヘキシルチオフェン）（P3HT）に代る高効率半導体高分子およびポリイソブチレン（PIB）の結合反応の検討は，極めて難易度が高いことが分かった。目的のポリマーを得るための新規合成方法論の確立が必要であり，モデル反応等の検討に注力が必要である。総合的に自己評価すると，全体としては概ね予定通りに進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，当初研究実施計画の(2)P3HTに代る高効率半導体高分子およびオレフィン系エラストマー鎖の結合反応の検討を続けるとともに，予定通り(4)半導体高分子材料の特性評価(熱特性，光・電子特性，弾性率，応力-ひずみ曲線)および(5)ストレッチャブル有機エレクトロニクスデバイスの試作・評価を検討する。
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Research Products
(16 results)
