Self-healing ion gels based on supramolecular interactions and nanophase separation

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K15349
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: TAMATE Ryota 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: イオン液体 / イオンゲル / 超分子結合 / ナノ相分離構造 / 自己修復性

Outline of Final Research Achievements

Physically crosslinked ion gels synthesized in the past using hydrogen bonding in ionic liquids had a problem of low mechanical strength. In this study, by optimizing the chemical structure of the functional groups that serve as acceptors and donors of hydrogen bonds within the polymer structure, we have developed tough ion gels with mechanical strength that is among the highest reported for polymer gels to date.
In addition, by utilizing the entanglement of ultrahigh molecular weight polymers formed by in situ radical polymerization of vinyl monomers in ionic liquids, we have discovered a completely new class of ion gels with high moisture resistance and rapid self-healing ability at room temperature.

Free Research Field

機能性高分子材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水素結合を利用した高強度イオンゲルは、様々な種類のイオン液体系に適用可能であるため、高強度ゲル電解質としてアクチュエータや二次電池といった電気化学デバイスへの幅広い応用が期待できる。また、超高分子量ポリマーの絡み合いを利用した超高分子量イオンゲルは、特殊な官能基を用いておらず汎用性が高い材料設計概念であることから、今後自己修復機能の発現メカニズムなどの力学機構を解明することで、イオン液体にとどまらずハイドロゲル・オルガノゲル・エラストマーなど幅広い高分子系において超高分子量ポリマーの絡み合いを利用した機能性高分子材料を創製できると考えられる。