超高靱性カーボン膜の創出と高速液相分離技術への展開

• 研究課題/領域番号: 25708035
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 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: 藤井 義久 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, 主任研究員 (70578062)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2014年度: 13,520千円 (直接経費: 10,400千円、間接経費: 3,120千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: カーボン / 分離膜 / ナノ薄膜 / 構造・物性 / 傾斜構造 / 架橋高分子 / 粘弾性 / 膨潤 / プラズマCVD / 高分子 / 薄膜

研究成果の概要

高分子の炭化とカーボン膜のアモルファス化の２つのアプローチにより、極薄のカーボン膜を創出し、膜の構造・物性解析および液相分離機構の動的な解析に基づき、ナノ空間における物質透過のメカニズムに取り組んだ。カーボン骨格に異種元素を導入することで、カーボン膜に靱性を付与することに成功した。さらに、カーボン膜中の細孔径を制御することで、NaClの水溶液から、水だけを透過しNaClを分離することにも成功した。塩の除去率は90%以上であり、疎水性のカーボン膜においても膜中にサブナノサイズの細孔を設計することで、水系の分離膜としても使用できることを見いだした。

研究成果

• [雑誌論文] Hydrophobized Plant Polyphenol: Self-Assembly and Promising Antibacterial, Adhesive, and Anticorrosion Coatings (2016)
  • 著者名/発表者名: Debabrata Payra, Masanobu Naito, Yoshihisa Fujii, Yuki Nagao
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 52 号: 2 ページ: 312-315
  • DOI: 10.1039/c5cc07090b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoprecipitation for Ultrafiltration Membranes (2015)
  • 著者名/発表者名: •Q. Wang, S. Samitsu, Y. FUJII, C. Yoshikawa, T. Miyazaki, H. Banno, I. Ichinose
  • 雑誌名: J. Polym. Sci. Pt. B-Polym. Phys. 巻: 53 号: 9 ページ: 615-620
  • DOI: 10.1002/polb.23688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Confinement Effect on the Effective Viscosity of Plasticized Polymer Films (2015)
  • 著者名/発表者名: Fei Chen, Dongdong Peng, Yudai Ogata, Keiji Tanaka, Zhaohui Yang, Yoshihisa Fujii, Norifumi L. Yamada, Chi-hang Lam, Ophelia K. C. Tsui
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 48 号: 20 ページ: 7719-7726
  • DOI: 10.1021/acs.macromol.5b01780
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Bioinspired adhesive polymer coatings for efficient and versatile corrosion resistance (2015)
  • 著者名/発表者名: Debabrata Payra, Masanobu Naito, Yoshihisa Fujii, Norifumi L. Yamada,
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 ページ: 15977-15984
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrophilic Polymer Nanofibre Networks for Rapid Removal of Aromatic Compounds from Water (2014)
  • 著者名/発表者名: Mohan Raj Krishnan, Sadaki Samitsu, Yoshihisa Fujiia and Izumi Ichinose
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 50 号: 66 ページ: 9393-9396
  • DOI: 10.1039/c4cc01786b
  • 査読あり
• [雑誌論文] DLC ろ過フィルタ (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久、佐光貞樹、一ノ瀬泉
  • 雑誌名: NEW DIAMOND 巻: 30 ページ: 35-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultrathin free-standing membranes from metal hydroxide nanostrands (2013)
  • 著者名/発表者名: Santanu Karan, Qifeng Wang, Sadaki Samitsu, Yoshihisa Fujii, Izumi Ichinose
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 448 ページ: 270-291
  • 査読あり
• [雑誌論文] Future Prospects of Porous Diamond-Like Carbon Membranes (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久、佐光貞樹、一ノ瀬泉
  • 雑誌名: MEMBRANE 巻: 38 ページ: 200-206
  • NAID: 130004780898
  • 査読あり
• [学会発表] 多孔性カーボン膜の分離特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 平成27年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2015-06-10
• [学会発表] 多孔性ダイヤモンド状カーボン膜の分離特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 平成26年度東北地区先端高分子セミナー
  • 発表場所: 宮城県秋保温泉 岩沼屋
  • 年月日: 2015-03-09 – 2015-03-10
  • 招待講演
• [学会発表] Nanoporous Carbon Membranes for the Purification of Oil-Contaminated Water (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 2014 MRS Fall Meeting & Exhibit
  • 発表場所: Boston, Massachusetts
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] ナノカーボン膜の力学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第62回レオロジー討論会
  • 発表場所: 福井市地域交流プラザ
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ細孔を有するカーボン超薄膜の分離特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第63回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学文教キャンパス
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] ナノ細孔を有するカーボン超薄膜の力学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 平成26年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2014-06-11 – 2014-06-13
• [学会発表] ナノ細孔を有するカーボン超薄膜の熱物性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久・佐光貞樹・一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第63回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2014-05-28 – 2014-05-30
• [学会発表] ダイヤモンド状カーボンでできた高性能ろ過フィルター (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久、佐光貞樹、一ノ瀬泉
  • 学会等名: 「ナノ界面技術の基盤構築」第３回公開シンポジウム
  • 発表場所: アキハバラプラザ アキバホール,秋葉原, 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 多孔性ダイヤモンド状カーボン膜 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久、佐光貞樹、一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第11回環境研究シンポジウム
  • 発表場所: 一橋大学 一橋講堂, 東京
• [学会発表] 多孔性ダイヤモンド状カーボン膜 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久、佐光貞樹、一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第13回 NIMSフォーラム
  • 発表場所: 東京国際フォーラム ホールB7,東京都
• [学会発表] ナノ細孔を有するカーボン超薄膜の力学物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤井義久、佐光貞樹、一ノ瀬泉
  • 学会等名: 第62回高分子討論会
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス ,金沢市
• [産業財産権] 硬質カーボン膜製ＮＦ又はＲＯ膜、濾過フィルター、２層接合型濾過フィルター及びそれらの製造方法 (2014)
  • 発明者名: 一ノ瀬泉/藤井義久/佐光貞樹
  • 権利者名: 一ノ瀬泉/藤井義久/佐光貞樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2014-11-28
  • 外国
• [産業財産権] 硬質カーボン膜製ＮＦ又はＲＯ膜、濾過フィルター、２層接合型濾過フィルター及びそれらの製造方法 (2014)
  • 発明者名: 一ノ瀬泉/藤井義久/佐光貞樹
  • 権利者名: 一ノ瀬泉/藤井義久/佐光貞樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-166289
  • 出願年月日: 2014-08-19
• [産業財産権] ダイヤモンド状カーボン膜、濾過フィルター、２層接合型濾過フィルター及びそれらの製造方法 (2014)
  • 発明者名: 一ノ瀬泉/藤井義久/佐光貞樹
  • 権利者名: 一ノ瀬泉/藤井義久/佐光貞樹
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2014-081284
  • 出願年月日: 2014-04-10