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電荷移動・光制御技術を駆使した高性能エレクトロクロミックデバイスの創出

Research Project

Project/Area Number 17J08533
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Device related chemistry
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

清野 雄基  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点 機能性分子・ポリマー分野 電子機能高分子グループ, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2018-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsエレクトロクロミック / メタロ超分子ポリマー
Outline of Annual Research Achievements

メタロ超分子ポリマーを用いたECデバイスは、可逆的な酸化還元反応を利用した表示デバイスであり、用いる有機配位子と金属イオンの組み合わせで、その電荷移動吸収に基づく多様な色を呈し、±3V以下の電圧で駆動させることができる。メタロ超分子ポリマー膜自体は、10万回のサイクル特性が確認されているが、ECデバイスは数百回程度にとどまっていた。
本研究では、デバイス劣化の要因を解明し、デバイスの作製プロセスおよび素子構造を最適化することで、室温ならびに高温環境下においても優れたサイクル特性を示すECデバイスの開発を行った。まず、室温下で300回繰り返し動作させたデバイスを分解し、得られたポリマー膜付きITO基板と対極のITO基板の表面分析をXPS法により行ったところ、解析結果からポリマー膜の劣化はほとんどないことが確認された。一方、対極のITO基板表面上に水酸化インジウムと微量の水酸化リチウムが存在していることが明らかとなった。この結果から、水の混入と対極のITOの還元劣化による水酸化物の形成がデバイス劣化の要因の一つであることがわかったため、次に電解質層と対極電極との間に対極物質層として導電性高分子であるPEDOT:PSSを検討した。その結果、繰り返し通電による対極のITOの劣化を抑制することに成功し、室温下において1000回以上のサイクル特性を得ることができた。さらに、高温動作を可能にするために、不揮発性、難燃性なイオン液体を含む電解質物質を開発し、これを用いたPolyFeおよびPolyRuベースのECデバイスにおいて温度と湿度を制御できる恒温チャンバーを用いた60℃~80℃の雰囲気でも100回の安定した繰り返し駆動を示し、室温まで冷ました後もコントラスト比の低下が抑制された良好なエレクトロクロミック動作を示した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2017

All Presentation (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Presentation] 高温動作を実現するメタロ超分子ポリマーを用いたエレクトロクロミック素子の開発2017

    • Author(s)
      清野雄基, 金尾美樹, 樋口昌芳
    • Organizer
      錯体科学会第67回討論会
    • Place of Presentation
      北海道、北海道大学札幌キャンパス
    • Year and Date
      2017-09-16
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] メタロ超分子ポリマーを表示層とした表示デバイスの開発2017

    • Author(s)
      木川大吉, 鈴木貴弘, 清野雄基, 樋口昌芳, 牧英之
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      千葉、幕張メッセ
    • Year and Date
      2017-05-29
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] メタロ超分子ポリマーを用いた高繰り返し耐久性エレクトロクロミックデバイスの開発2017

    • Author(s)
      清野雄基, 金尾美樹, 樋口昌芳
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      千葉、幕張メッセ
    • Year and Date
      2017-05-29
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機/金属ハイブリッドポリマーを用いたエレクトロクロミックデバイスおよびその製造方法2017

    • Inventor(s)
      樋口昌芳、清野雄基
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017-05-10
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] エレクトロクロミック素子およびそれを用いた表示システム2017

    • Inventor(s)
      樋口昌芳、清野雄基、大橋啓之
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017-08-23
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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