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柔軟性結晶転移を示す有機無機ハイブリッド分子性固溶体による潜熱蓄熱材の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18K19114
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

中 建介  京都工芸繊維大学, 分子化学系, 教授 (70227718)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワードかご型シルセスキオキサン / 柔粘性結晶 / 潜熱蓄熱材 / 固溶体 / ネットワークポリマー / EL素子 / 熱伝導性 / 熱伝導
研究成果の概要

本研究では、従来の潜熱蓄熱材の課題である高コストと低熱伝導性を根本から解決するために、ナノ構造が制御された単一有機無機ハイブリッド分子として注目されているかご型シルセスキオキサン(POSS)が結晶―柔粘性結晶性転移を示す固溶体を形成するという新規技術を基盤とした従来にない概念の潜熱蓄熱材を開発することを目的とした。その結果、これまでに柔粘性結晶性転移することを見出している一置換イソブチル基含有POSS誘導体に加えて不完全かご型シルセスキオキサンPOSS誘導体をも基盤骨格として置換基を種々変えたPOSS誘導体を合成し、その熱的特性を評価することで新規技術の学術的基盤の確立を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

結晶と液体の両方の性質を示す物質である液晶は配向性のある異方性液体である。それに対して柔粘性結晶は結晶と液体の両方の性質を示す物質であるが、液晶とは異なり配向性のない等方的結晶でありフラーレンなどの球状分子で報告されている。近年、機能性付与に向けた研究が一部見られつつあるが、液晶と比較するとその基礎的理解は不十分である。POSS誘導体が結晶―柔粘性結晶性転移を示し、分子性固溶体を形成するという発見は柔粘性結晶に関する学術的発展のみならず高分子材料における相分離挙動に関連する高分子物理科学分野に対しても大きな波及効果をもたらすものである。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Corner- and Side-Opened Cage Silsesquioxanes: Structural Effects on the Materials Properties2020

    • 著者名/発表者名
      Imoto Hiroaki、Ueda Yukiho、Sato Yuri、Nakamura Masashi、Mitamura Koji、Watase Seiji、Naka Kensuke
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: 2020 号: 9 ページ: 737-742

    • DOI

      10.1002/ejic.201901182

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition-Metal-Catalyzed Direct Arylation of Caged Silsesquioxanes: Substrate Scope and Mechanistic Study2019

    • 著者名/発表者名
      Imoto Hiroaki、Wada Satoshi、Yumura Takashi、Naka Kensuke
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: 印刷中 号: 16 ページ: 2202-2207

    • DOI

      10.1002/ejic.201900126

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] “Soluble network polymers based on trifunctional open-cage silsesquioxanes2019

    • 著者名/発表者名
      H. Imoto, A. Ishida, M. Hashimoto, Y. Mizoue, S. Yusa, K. Naka
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48 号: 10 ページ: 1266-1269

    • DOI

      10.1246/cl.190536

    • NAID

      130007724093

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Palladium-Catalyzed Arylation of Open-Cage Silsesquioxanes toward Thermally Stable and Highly Dispersible Nanofillers2019

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Wada, Hiroaki Imoto, Kensuke Naka
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 92 号: 5 ページ: 989-994

    • DOI

      10.1246/bcsj.20190027

    • NAID

      130007649765

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-pot strategy for synthesis of open-cage silsesquioxane monomers2019

    • 著者名/発表者名
      Ryoichi Katoh, Hiroaki Imoto, Kensuke Naka
    • 雑誌名

      Polym. Chem.

      巻: 10 号: 18 ページ: 2223-2229

    • DOI

      10.1039/c9py00036d

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Mono-Substituents in Heptaisobutyl-Substituted Polyhedral Octasilsesquioxanes on Orientationally Disordered Phase Transition2018

    • 著者名/発表者名
      Morimoto Satoshi、Imoto Hiroaki、Kanaori Kenji、Naka Kensuke
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 91 号: 9 ページ: 1390-1396

    • DOI

      10.1246/bcsj.20180156

    • NAID

      130007484203

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] かご型シルセスキオキサン主鎖型ポリマーの置換基およびコモノマーによる物性への影響2019

    • 著者名/発表者名
      石田 彩乃・藤井 駿一・井本 裕顕・中 建介
    • 学会等名
      無機高分子研究討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] カルバゾール含有不完全かご型シルセスキオキサン誘導体の合成と特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      上田幸歩・佐藤友理・中村優志・渡瀬星児・井本裕顕・中建介
    • 学会等名
      高分子研究発表会(神戸)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] かご型シルセスキオキサンの柔粘性結晶転移に及ぼす置換基効果2018

    • 著者名/発表者名
      中 建介
    • 学会等名
      「材料シンポジウム」ワークショップ
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Functional Materials Based on Completely and Incompletely Condensed Cage-Silsesquioxanes2018

    • 著者名/発表者名
      中 建介
    • 学会等名
      0th US-Japan Hybrid Materials Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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