| 研究課題/領域番号 |
21H01691
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
神尾 英治 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (30382237)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
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| キーワード | ゲル / イオン液体 / 高強度ゲル / ダブルネットワーク / CO2分離膜 / 無機/有機相互侵入網目 / エネルギー散逸 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、CO2選択溶解性に優れるイオン液体を大量に含有する高強度無機/有機ダブルネットワーク(DN)イオンゲルについて、有機ネットワーク構造の最適化による高強度発現効果の最大化を目的とする。分子量や物性を精密に制御した高分子を用いた有機ネットワークの制御により、DNイオンゲルの高強度発現に寄与する有機ネットワークの構造や物性を明らかにする。また、理論的検討を通じてDNイオンゲルの力学特性を体系化し、高強度機構を最大限発現することが可能なネットワーク構造設計指針を得る。さらに、超高強度と高イオン液体含有率を兼ね備えた高速CO2透過性イオンゲル薄膜を創製する。
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| 研究実績の概要 |
イオン液体含有ダブルネットワークゲル（DNイオンゲル）の高強度発現に寄与する2ndネットワークの影響に関する理解を深化させ、高性能CO2分離膜材料としてのDNイオンゲルの有用性を検討することを目的とし、CO2選択吸収性イオン液体のDNイオンゲル膜創製とそのDNイオンゲル薄膜の調製およびCO2選択透過性能の評価を行った。昨年度までに得られた成果を基に、1stネットワークをシリカナノ粒子ネットワークから半結晶性高分子に拡張し、1stネットワークと2ndネットワークがDNイオンゲルの高強度化に寄与する役割について検討した。また、イオン液体にはCO2選択吸収性に優れるイオン液体を用いた。
DNイオンゲルの機械的強度発現に及ぼすネットワーク構造の影響に関する検討では、1stネットワークとして半結晶性高分子を用いた場合でも、十分に発達した2ndネットワークをイオン液体中に同時に形成することで、DNゲルの高強度発現メカニズムに基づきイオン液体を高強度化可能であること、1stネットワークと2ndネットワークが高度に絡まり合うことにより、2ndネットワークは1stネットワークの物理的半結晶性架橋点の破壊に伴うエネルギー散逸を誘発するとともに、隠れ長として機能することでDNイオンゲルを高強度化可能なことを明らかにした。
また、DNイオンゲルのCO2分離膜材料としての適用性に関する検討では、イオン液体と高い親和性を有する2ndネットワークを形成することにより、DNイオンゲルのイオン液体含有率を92wt%以上に増大可能であること、イオン液体含有率が92wt%のDNイオンゲル膜のCO2透過係数は現状報告されている高分子膜およびイオン液体含有CO2分離膜よりも高いCO2/N2分離性能を有することを明らかにした。これは、高強度インゲルが世界最高性能のCO2分離膜材料となり得ることを示す結果である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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