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量子ビームによる高分子ナノ構造制御とその応用に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K05134
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 量子ビーム科学
研究機関国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構

研究代表者

廣木 章博  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (10370462)

研究分担者 長澤 尚胤  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線高度利用施設部, 課長 (00370437)
木村 敦  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 上席研究員 (60465979)
吉村 公男  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 先端機能材料研究部, 主幹研究員 (40549672)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード高分子電解質膜 / 燃料電池 / ポリマーゲル線量計 / ゲル / 量子ビーム / 放射線グラフト重合 / 放射線ラジカル重合 / γ線 / ゲル線量計 / アイオノマー / 高分子ナノ構造
研究成果の概要

本研究では、量子ビーム照射により生成する高分子の分子量や分岐・架橋構造を制御することで、エネルギーや医療の分野で有用な先端機能材料の開発を目指した。放射線グラフト技術による次世代アルカリ型燃料電池用高分子電解質膜の開発では、アニオン伝導性高分子に架橋構造を導入することにより、化学安定性(アルカリ耐性性・ラジカル耐性)の向上に成功した。また、放射線治療用のポリマーゲル線量計の開発では、使用する化学薬品の濃度や組成比の最適化により、高感度化に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により得られた知見は、今後の高イオン伝導、低含水、且つ高耐久性の電解質膜開発やポリマーゲル線量計材料の高度化の指針となるため、学術的にも意義がある。また、作製した高耐久アニオン伝導高分子電解質膜は、次世代蓄電池である亜鉛空気二次電池への適用も検討されており、将来、脱炭素社会の構築やSDGsの達成に貢献できるものと期待される。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Development of Environmentally Friendly Cellulose Derivative-Based Hydrogels for Contact Lenses Using a Radiation Crosslinking Technique2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Akihiro、Taguchi Mitsumasa
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 11 号: 19 ページ: 9168-9168

    • DOI

      10.3390/app11199168

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3.2.6 放射線架橋ゲルを母材とするポリマーゲル線量計のLET効果2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Akihiro、Taguchi Mitsumasa
    • 雑誌名

      RADIOISOTOPES

      巻: 68 号: 4 ページ: 277-283

    • DOI

      10.3769/radioisotopes.68.277

    • NAID

      130007632617

    • ISSN
      0033-8303, 1884-4111
    • 年月日
      2019-04-15
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Alkaline durable 2-methylimidazolium containing anion-conducting electrolyte membranes synthesized by radiation-induced grafting for direct hydrazine hydrate fuel cells2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshimura, A. Hiroki, H. C. Yu, Y. Zhao, H. Shishitani, S. Yamaguchi, H. Tanaka, and Y. Maekawa
    • 雑誌名

      J. Membr. Sci.

      巻: 573 ページ: 403-410

    • DOI

      10.1016/j.memsci.2018.12.002

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] シート状ポリマーゲル線量計材料による3次元線量分布評価2017

    • 著者名/発表者名
      廣木 章博、田口 光正
    • 雑誌名

      医学物理

      巻: 37 ページ: 181-185

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 重粒子線治療用ポリマーゲル線量計の開発2017

    • 著者名/発表者名
      廣木 章博
    • 雑誌名

      Isotope News

      巻: 752 ページ: 16-19

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Imidazolium-Based Anion Exchange Membranes for Alkaline Anion Fuel Cells: (2) Elucidation of the Ionic Structure and its Impact on Conducting Properties2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshimura, Y. Zhao, S. Hasegawa, A. Hiroki, Y. Kishiyama, H. Shishitani, S. Yamaguchi, H. Tanaka, S. Koizumi, M. Appavou, A. Radulescu, D. Richter, and Y. Maekawa
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 13 号: 45 ページ: 8463-8473

    • DOI

      10.1039/c7sm01774j

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 放射線橋かけ技術を活用したポリマーゲル線量計材料の開発2022

    • 著者名/発表者名
      廣木 章博
    • 学会等名
      第128回有機デバイス研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シート状ゲル線量計の光子線に対する基礎特性の検討2021

    • 著者名/発表者名
      松川 亮太, 佐々木 浩二, 川村 拓, 廣木 章博
    • 学会等名
      第77回日本放射線技術学会総合学術大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ耐性アニオン伝導電解質膜の創製研究2020

    • 著者名/発表者名
      髙松治文、吉村公男、廣木章博、前川康成
    • 学会等名
      第63回放射線化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Crosslinking Effects of Anion-conducting Polymer Electrolyte Membranes on their Properties2020

    • 著者名/発表者名
      A. Hiroki, S. Okushima, K. Yoshimura, Y. Zhao, H. Shishitani, S. Yamaguchi, Y. Maekawa
    • 学会等名
      IMSTEC2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural Designs of Alkaline Durable Imidazolium-Containing Anion Conducting Membranes Prepared by Radiation-Induced Grafting for Pt-Free Fuel Cells2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshimura, Y. Zhao, A. Mahmoud, A. Hiroki, H. Shishitani, S. Yamaguchi, H. Tanaka, and Y. Maekawa
    • 学会等名
      2019 MRS Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] イミダゾリウム基を有する放射線グラフト型アニオン伝導膜の電解質膜特性と階層構造の関係2019

    • 著者名/発表者名
      吉村公男、Hwan-Chul Yu、Yue Zhao、廣木章博、猪谷秀幸、岸山佳央、山口進、田中裕久、前川康成
    • 学会等名
      第62回放射線化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Properties of anion-conducting electrolyte membranes based on ETFE membrane and crosslinked graft polymers for fuel cells2018

    • 著者名/発表者名
      A. Hiroki, K. Yoshimura, Y. Zhao, H. Shishitani, S. Yamaguchi, and Y. Maekawa
    • 学会等名
      Advanced Energy Materials 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Properties of anion-conducting electrolyte membranes based on ETFE membrane and crosslinked graft polymers for fuel cells2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yoshimura, Y. Zhao, A. Hiroki, H. Shishitani, S. Yamaguchi and Y. Maekawa
    • 学会等名
      Advanced Energy Materials 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 架橋構造導入により改質したアニオン伝導性高分子電解質膜の化学的安定性2018

    • 著者名/発表者名
      廣木章博、吉村公男、ザオユエ、猪谷秀幸、山口進、前川康成
    • 学会等名
      第28回MRS-J年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフト型アニオン伝導電解質膜のグラフト鎖配列制御によるアルカリ耐性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      吉村公男、Yu Hwanchul、ザオ ユエ、廣木章博、猪谷秀幸、山口 進、田中裕久、前川康成
    • 学会等名
      日本化学会 第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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