2021 Fiscal Year Annual Research Report
超分子相互作用とナノ相分離構造の制御を利用した自己修復イオンゲルの創製
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20K15349
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
玉手 亮多 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 独立研究者 (70812759)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イオン液体 / ブロック共重合体 / イオンゲル / 水素結合 / 自己修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、昨年度見出したイオン液体中における極低濃度の開始剤を用いたラジカル重合によって形成される、超高分子量ポリマーとイオン液体からなる新しいクラスのゲル材料が示す自己修復性やその他物性に関する検討を実施した。その結果、イオン液体・高分子鎖の化学構造に依存して自己修復性は大きく異なることが明らかとなった。イオン液体と高分子(オリゴマー)の分子動力学シミュレーションの結果から、自己修復性が高いイオンゲルにおいてはイオン液体中で高分子がより拡がった形態をとり、高分子鎖の近くに他の高分子鎖が存在する確率が高いことが示唆された。このことは、高分子鎖とイオン液体のカチオン・アニオンの相互作用が自己修復性に影響を与えていることを示唆する。
また、イオン液体中における高分子間の水素結合に関して検討を進める中で、様々なモノマー・イオン液体によりイオンゲルを合成した結果、モノマー・イオン液体の組み合わせにより、自己修復性はないものの非常に高強度なイオンゲルが創製できることを明らかにした。このイオンゲルは、これまで報告された中で最も高い破壊強度を持つゲル材料と同等の破壊エネルギー(> 20 MJ/m3)を示す。ゲル強度には、モノマーのメチル基の存在の有無などが大きな影響を持ち、疎溶媒的な相互作用が重要であることが示唆された。この高強度イオンゲルはリチウム伝導性を持つ溶媒和イオン液体にも適用可能であり、アクチュエータや二次電池のゲル電解質など広範な応用が期待できる。
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