| 研究領域 | 元素ブロック高分子材料の創出 |
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| 研究課題/領域番号 |
24102009
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
西野 孝 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40180624)
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| 研究分担者 |
小寺 賢 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80403301)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | 高分子物性 / 高分子構造 / ポリチオフェン / 元素ブロック高分子 / 結晶弾性率 / 高性能材料 |
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| 研究実績の概要 |
元素ブロック高分子の表面・積層界面の構造・物性解析に際して，昨年度はまずポリチオフェンを取り上げた。特に高度に構造制御され，十分な分子量を有し，ヘキシルあるいはブチルなどのアルキル側鎖を有するポリチオフェンについて，構造-物性相関の基礎となる結晶弾性率測定を通して，骨格構造と力学物性の分子レベルでの関連性を検討した。
Ｘ線回折を用いて測定を行ったところ，ヘキシル側鎖，ブチル側鎖を有するポリチオフェンについて，各々73GPa, 100GPaの値を得た。これらの値はポリエチレンに対する値(235GPa)よりも低い。ところが，分子断面積の影響を補正し，分子鎖1本を1％伸長するのに要する力で比較するとポリエチレンの値を上回った。このことは硫黄で分子内架橋されたポリアセチレンともいうべきポリチオフェンの骨格が極めて強直で，変形に対して大きな抵抗を示すことを意味した。また，同じ計画班同士での共同研究として，田中一義先生による計算結果からも，これらの値の妥当性を示すことができた。
従来，ポリチオフェンは導電性から積層デバイス利用に注目が集まっている。一方，今回の結果は電気物性のみならず，力学物性の観点からもポリチオフェンは有望な素材となりうる可能性を示したことになり，その際，分子断面積効果，ひいては側鎖の重要性を明らかにした。さらに，ポリセレノフェンにおいても同様の高性能の発現が期待でき，元素ブロック高分子の可能性の一端を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
元素ブロック高分子の表面・積層界面の構造・物性解析に際して，平成24年度はまずポリチオフェンを取り上げた。特に高度に構造制御され，十分な分子量を有し，ヘキシルあるいはブチルなどのアルキル側鎖を有するポリチオフェンについて，結晶弾性率測定を通して骨格構造と力学物性の分子レベルでの相関を明らかにした。このことは目的とする物性-構造相関の基盤が順調に構築されたことを意味している。
また，初年度においてすでに計画班内での共同研究の成果として実りある結果を得ることができた。
これらのことから本研究はおおむね順調に進展していると判断した。さらに，表面，積層界面に着目した研究を開始しており，それらの学術成果についても既に外部発表できる段階に至っている。このことは次年度以降の飛躍的な発展を期待することができる段階にあることを意味する。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度は引き続きポリチオフェンを取り上げ，基板，成膜法を異にするポリチオフェン薄膜に加え，側鎖を機能化したポリチオフェンを対象として以下の評価により，表面構造・物性を解析する。表面構造の解析に際しては，微小角入射X線回折（含：放射光利用），高感度反射IR， X線反射率，X線光電子分光，電子顕微鏡，原子間力顕微鏡，ナノラマン散乱を用いる。また，表面物性の解析には動的接触角，粘弾性顕微鏡，走査型ナノサーマル顕微鏡を利用する。なお，バルクのキャラクタリゼーションとして，分子量測定，熱分析，核磁気共鳴分光分析，広角Ｘ線回折，元素分析IR測定を行う。
これらにより，元素ブロック高分子の表面の構造，特に主鎖・側鎖の配向，結晶化度と各種物性の相関を明らかにする。
さらに，班を異にする計画班として，田中教授＠京都大（A04）との計算・実験の融合共同研究，異形ケイ素含有ブロック高分子について，中教授＠京都工芸繊維大学(A01)との共同研究，菅原教授＠早稲田大学（Ａ01）との界面で共有結合を導入したナノ複合材料創製に関する共同研究を進め，さらに，公募班との研究連携を図ることで，元素ブロック高分子の積層界面制御に資する予定である。
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