2015 Fiscal Year Annual Research Report
イオン液体ポリマーブラシを用いたナノ空間制御による新規機能膜の開発
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25810091
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
上條 利夫 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (00588337)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 陽極酸化ポーラス膜 / イオン液体 / 膜透過 / ポリマーブラシ / ナノ流路 / ナノ空間 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者の研究グループでは，リチウムイオンの拡散係数がバルクイオン液体中より大きくなる『拡散促進現象』を発見した。しかしながらこの特異現象がブラシ鎖末端間で形成されるナノ空間において，リチウムイオンの溶媒クラスター抑制効果に起因するという理解に留まっていた。そこで本研究では，イオン液体濃厚ポリマーブラシ末端が創出するナノ空間におけるLiイオンの拡散促進現象を解明することを目的とし，新たに一次元のブラシ末端で形成れる膜を作製した。具体的には，一次元の細孔を有するポーラス材料であるアルミナ膜を陽極酸化により作製し，このアルミナ細孔内壁にイオン液体濃厚ポリマーブラシpoly(DEMM-TFSI)を修飾させることによって作製した。この一次元ナノ空間でのLiイオンの挙動を膜透過により評価するために，まずブラシのないポーラスアルミナ膜を用いて，Li-TFSIをイオン液体DEME-TFSIとプロピレンカーボネート混合溶媒中に溶解させ，Liイオンの膜透過挙動から評価する新しい膜透過システムを開発した。現在作製したこの膜透過システムを用いてブラシ末端間で形成するナノ流路を有するポリマーブラシ膜を介したLiイオンの透過実験について検証している。一方，ポリマーブラシ末端で形成されるナノ空間の現象を理解するためにも，ナノ空間中でのイオン液体の特徴を把握することが重要である。本実験と並行し，イオン液体DEME-TFSI，DEME-BF4のナノ空間中での液体の構造化挙動について共振ずり装置を用いて評価した。その結果，DEME-TFSIではおよそ5nm，DEME-BF4ではおよそ10nmからイオン液体が構造化，バルクと異なる性質を示すことが明らかとなった。ナノ空間中でのバルクとは異なる現象がブラシ末端間のナノ空間では抑制されており，それが拡散促進に繋がることに起因していることを示唆する新たな知見が得られた。
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