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熱的性質の優れたプロトン伝導性高分子材料が開発されれば、固体高分子型燃料電池電解質材料等への応用が期待される。また、高分子固体中におけるプロトン伝導の解析は、生体内におけるプロトン輸送現象や高分子の熱力学的な挙動の解析に大きな知見を与える。本研究では、熱的性質の優れたプロトン伝導性高分子材料を開発し、高分子固体中のプロトン輸送現象を解析することを目的にした。具体的に以下のことについて研究を行った。
1.錯体型と側鎖型の2つのプロトン伝導性高分子を合成する。
錯体型としてポリベンズイミダゾールと強酸による高分子複合体を合成し、側鎖型としてポリベンズイミダゾールにアルキルホスホン酸基を導入したポリマーを合成した。錯体型では、10^<-3>S/cm程度の高いプロトン伝導性を示した。
2.プロトン伝導性高分子の熱劣化現象を解析し、耐熱性向上の分子設計指針を確立する。
錯体型のプロトン伝導性高分子においては、硫酸を用いて錯体を形成した場合、高い耐熱性を得ることが出来なかったが、リン酸を用いた場合、親ポリマーと同等の高耐熱性が得られた。
3.キャリア生成を促進するための高分子構造の設計。
塩基性基をポリマー主鎖中に多く導入することで、錯体型プロトン伝導性高分子のキャリア生成能は向上し、高いプロトン伝導性を示すことが分った。
4.プロトン輸送機構を解析する。
FT-IR測定により、錯体型プロトン伝導性高分子の錯形成状態等を観察した。
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