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共役ポリマーの固相炭素化によるキラル炭素材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H06051
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

松下 哲士  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, NIMSポスドク研究員 (90589186)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2018年度)
配分額 *注記
24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円)
2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2017年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2016年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円)
キーワード共役ポリマー / 固相炭素化 / キラリティ / 炭素材料 / 液晶
研究実績の概要

本研究では、事前に構造制御された機能性高分子を前駆体とし、その固相炭素化により、高度に形態制御された炭素材料を開発する。具体的にはまず、高次キラル液晶を利用して合成したらせん状共役ポリマーを熱処理することにより、前駆体の形態をそのまま保持したキラル炭素材料を調製する手法を確立する、次に、得られた炭素材料の形態機能の発現を目指す。平成30年度においては以下の研究項目を実施した。
1.平成29年度に引き続き「共役ポリマーを前駆体とするバインダーフリー炭素電極フィルムの調製とそのスーパーキャパシタ応用」の研究テーマに取り組み、学術論文としてまとめ、英国化学会の科学雑誌である「RSC Advances」(2018) に公表した。
2.ヨウ素ドーピングにより不融化させた酵素合成アミロースフィルムを炭素化および黒鉛化することで、これまでにない低密度グラファイト化フィルムを調製した。また、得られた新規黒鉛化材料のスーパーキャパシタ電極フィルムへの応用を目的として、各種電気化学的手法による評価を実施した結果、良好な結果を得た。さらに、これらの結果を学術論文としてまとめ、エルゼビア社の学術誌である「Carbohydrate Polymers」(2018)に公表した。

現在までの達成度 (段落)

30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 6件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 7件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (1件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Conjugated polymer-based carbonaceous films as binder-free carbon electrodes in supercapacitors2018

    • 著者名/発表者名
      S. Matsushita, B. Yan, T. Matsui, J.-D. Kim, K. Akagi
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 8 号: 35 ページ: 19512-19523

    • DOI

      10.1039/c8ra00267c

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-density graphitic films prepared from iodine-doped enzymatically synthesized amylose films as carbonization precursors2018

    • 著者名/発表者名
      B. Yan, S. Matsushita, S. Suzuki, S. Kitamura, T. Kaiho, K. Akagi
    • 雑誌名

      Carbohydrate Polymers

      巻: 196 ページ: 332-338

    • DOI

      10.1016/j.carbpol.2018.05.050

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organic Solvent-Free Preparation of Electrolyte Membranes with High Proton Conductivity using Aromatic Hydrocarbon Polymers and Small Cross-Linker Molecules2018

    • 著者名/発表者名
      S. Matsushita, J.-D. Kim
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 316 ページ: 102-109

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2017.12.033

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Probing Variable Range Hopping Lengths by Magneto Conductance in Carbonized Polymer Nanofibers2018

    • 著者名/発表者名
      K. H. Kim, S. L.-Avila, H. He, H. Kang, S. J. Hong, M. Park, J. Eklof, K. M. Poulsen, S. Matsushita, K. Akagi, S. Kubatkin, Y. W. Park
    • 雑誌名

      Sci. Rep

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-018-23254-0

    • NAID

      120006529713

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrochromically and Photochromically Controllable Multifunctional OligoEDOT Derivatives2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsushita, Y. S. Jeong, Y. Okada, H. Hayasaka, K. Akagi
    • 雑誌名

      Adv. Funct. Mater.

      巻: 32 号: 32

    • DOI

      10.1002/adfm.201700929

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of 2D Carbon Materials by Chemical Carbonization of Cellulosic Materials to Avoid Thermal Decomposition2017

    • 著者名/発表者名
      M. Kyotani, K. Hiratani, T. Okada, S. Matsushita, K. Akagi
    • 雑誌名

      Global Challenges.

      巻: 1 号: 7

    • DOI

      10.1002/gch2.201700061

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Aligned Carbon and Graphite Fibers Prepared from Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Single Crystals Synthesized by Solid-State Polymerization and Their Supercapacitor Performance2017

    • 著者名/発表者名
      B. Yan, S. Matsushita, K. Akagi
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 5 号: 15 ページ: 3823-3829

    • DOI

      10.1039/c7tc00709d

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Morphology-Controlled Carbonaceous and Graphitic Materials Prepared from Conjugated Polymers as Precursors through Solid-State Carbonization2016

    • 著者名/発表者名
      S. Matsushita, B. Yan, M. Kyotani, K. Akagi
    • 雑誌名

      Synth. Met.

      巻: 216 ページ: 103-112

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2015.09.010

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Liquid Crystallinity-Enforced Chirality Transfer from Chiral Monosubstituted Polyacetylene Copolymer to Poly(para-phenyleneethynylene)2016

    • 著者名/発表者名
      B. A. San Jose, S. Matsushita, K. Akagi
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 49 号: 20 ページ: 7703-7708

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b01952

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Apparent Power Law Scaling of Variable Range Hopping Conduction in Carbonized Polymer Nanofibers2016

    • 著者名/発表者名
      K. H. Kim, S. Lara-Avila, H. Kang, H. He, J. Eklof, S. J. Hong, M. Park, K. Moth-Poulsen, S. Matsushita, K. Akagi, S. Kubatkin, Y. W. Park
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 37783-37791

    • DOI

      10.1038/srep37783

    • NAID

      120005997908

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Morphology-Controlled Carbon and Graphitic Films Prepared from Helical PEDOT Films as Precursors via Solid-State Carbonization2016

    • 著者名/発表者名
      B. Yan, S. Matsushita, K. Akagi
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 28 号: 23 ページ: 8781-8791

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.6b04355

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Organic solvent-free preparation of electrolyte membranes using aromatic hydrocarbon polymers and small cross-linker molecules2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Matsushita
    • 学会等名
      The 18th GREEN Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Direct sulfonation, crosslinking, and activation process using polyphenylsulfone for PEM fuel cells2018

    • 著者名/発表者名
      Jedeok Kim, Satoshi Matsushita
    • 学会等名
      THERMEC'2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 共役ポリマーの固相炭素化によるキラル炭素材料の創製2018

    • 著者名/発表者名
      松下哲士
    • 学会等名
      京都大学エネルギー理工学研究所附属エネルギー複合機構研究センター第9回センター談話会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] キラル置換型ポリメタフェニレンエチニレン誘導体の凝集状態でのキラル反転2017

    • 著者名/発表者名
      日高将智、閻柏如、松下哲士、赤木和夫
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of electrolyte membranes with high proton conductivity based on cross-linked aromatic hydrocarbon polymers2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Matsushita
    • 学会等名
      The 15th GREEN Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Polymer Electrolyte Membrane Design for PEM Fuel Cells2017

    • 著者名/発表者名
      J.-D. Kim, S. Matsushita
    • 学会等名
      The 9th Asian Conference on Electrochemical Power Sources
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] PEMFC用架橋化されたスルホン化ポリフェニルスルホン電解質膜2017

    • 著者名/発表者名
      金済徳、松下哲士
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Carbonaceous Film Electrodes using Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and Polyacetylene Films2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsushita, B. Yan, T. Matsui, J.-D. Kim, K. Akagi
    • 学会等名
      The 11th Conference on New Diamond and Nano Carbons (NDNC2017)
    • 発表場所
      Cairns (Australia)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] キラル液晶の選択反射を用いた共役ポリマー発光のキラル分割と熱的スイッチング2016

    • 著者名/発表者名
      赤木和夫、大田冬木、閻家林、Benedict A. San Jose、松下哲士
    • 学会等名
      公益財団法人日本化学繊維研究所第74回講演会
    • 発表場所
      京都大学桂ホール (京都府・京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 紙・織物等のセルロース系物質の熱分解を抑制した化学的固相炭素化の反応機構と炭化紙・炭化織物等の力学物性の向上2016

    • 著者名/発表者名
      京谷陸征、松下哲士、赤木和夫
    • 学会等名
      第43回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      千葉大学けやき会館 (千葉県・千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Functional Organic and Hybrid Nanostructured Materials: Fabrication, Properties, and Applications2017

    • 著者名/発表者名
      S. Matsushita, B. A. San Jose, K. Akagi (分担執筆)
    • 総ページ数
      622
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 松下 哲士 研究者総覧SAMURAI - 物質・材料研究機構 (NIMS)

    • URL

      https://samurai.nims.go.jp/profiles/matsushita_satoshi

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Research - 赤木研究室

    • URL

      http://www.fps.polym.kyoto-u.ac.jp/research.html#papers

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] Research - Akagi Laboratory

    • URL

      http://www.fps.polym.kyoto-u.ac.jp/akagi_hp-english/research.html#papers

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] プロトン伝導性高分子-合成樹脂複合体、この複合体を含むプロトン伝導性電解質膜、プロトン伝導性高分子-合成樹脂複合体の合成方法、固体高分子電解質形燃料電池及び固体高分子電解質形水電解システム2017

    • 発明者名
      金済徳、松下哲士
    • 権利者名
      国立研究開発法人物質・材料研究機構
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2017-174447
    • 出願年月日
      2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-12-27  

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