2019 Fiscal Year Research-status Report
ガス分子のサイズ/透過・遮断性を見分ける新規ガス分離高分子薄膜の開発
| Project/Area Number |
16K06785
|
|---|
| Research Institution | National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
長谷川 伸 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員(定常) (60354940)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣木 章博 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員(定常) (10370462)
前川 康成 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 部長(定常) (30354939)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | イオン照射 / 核飛跡 / グラフト重合 / ガス選択透過 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
多孔性高分子基材膜に分子鎖長を制御した高分子鎖を導入することで、細孔径をナノサイズで制御するとともに、ガス分子とグラフト鎖の相互作用効果を利用することにより、水素ガスを選択透過する機能性膜の開発を目指す。今年度も引き続き、イオン照射による核飛跡を利用したグラフト膜の開発を進めた。基材膜には、ポリ塩化ビニリデンに代わり、エチレンテトラフルオロエチレン共重合膜用いた。モノマーは、水素を選択的に透過するケイ素を含んだグラフト用モノマーである、トリメチルシリルスチレン（TMSS）を用いた。量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所のイオン照射施設TIARAを利用し、560MeV 84Xe26+ を1×10^8 ions/cm2照射した試料は、7時間でグラフト率1.9%に達し、核飛跡に残存するラジカルを利用したグラフト重合に成功した。
差圧法を利用したガス透過試験において、照射膜の膜の水素およびメタンのガス透過性調べた。イオン照射した試料の水素およびメタンガスのガス透過度は、それぞれ1.0×10^-11 および 9.0×10^-13 mol/sec・m2・Paであり、メタンガスのガス透過性が低下した。一方、核飛跡へTMSSをグラフトした試料は、5倍の水素の透過性（4.6×10^-11 mol/sec・m2・Pa）となる一方、メタンの透過性は、178倍（1.6×10^-10 mol/sec・m2・Pa）に向上した。核飛跡に導入したTMSSグラフト鎖がメタンガスの選択透過に有効に機能したこと新たに見出した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初の計画において、29年度以降は、『リビンググラフト重合膜を用いたガス選択透過性の検討とイオン穿孔膜を用いた検討』とした。今年度は、異なる基材を用いたイオン照射した膜の核飛跡を利用し、選択的にグラフト重合反応が進行することを確認するとともに、メタンガスが選択的に透過するグラフト鎖を新たに見いだした。しかしながら、イオン照射施設の更新により、十分な試料を作製することができなかったため遅れが生じている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
イオン照射した基材膜へグラフト重合を行い、核飛跡へ選択的にグラフト鎖を導入する。去年度ととは異なる構造を有するシリカ含有のビニルモノマーを用いて化学構造、グラフト鎖長の変化から水素の選択透過に対して最適なグラフト条件の検討を継続するとともに、温室効果ガスである二酸化炭素、メタン等のガス分離に利用できるか検討する。
|
| Causes of Carryover |
照射施設の更新により、十分な照射時間の確保が難しく、実験回数が減少したため。次年度は、その実験費用に充当する。
|
