| 研究課題/領域番号 |
16K06762
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| 研究機関 | 公益財団法人名古屋産業科学研究所 |
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研究代表者 |
小長谷 重次 公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (30418785)
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| 研究分担者 |
木村 邦生 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (40274013)
真田 和昭 富山県立大学, 工学部, 准教授 (20363872)
守谷 せいら (森棟せいら) 中部大学, 工学部, 助教 (30748942)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | PEDOT / フェノール誘導体 / 導電性向上 / 透明導電 / 粒子 / メカニズム / 有限要素解析 |
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| 研究実績の概要 |
スマートフォン、パソコン等のタッチパネル面にはスズドープ酸化インジウム（ITO)膜積層透明導電膜が用いられている。しかし、インジウム資源不足・供給不安定性や大型タッチパネルには性能不足等の課題が有り、ITO代替透明導電膜材料が要求されている。ITO代替材料には銀・銅ナノ粒子・ナノワイヤ、ナノ炭素粒子、導電性高分子PEDOT:PSSがあげられる。PEDOT:PSSは透明性・導電性に優れるが、ITO代替材としては導電性向上が不可欠である。
申請者等はPEDOT:PSSの導電性向上剤として特殊なフェノール誘導体を見出し、種々のフェノール誘導体についてPEDOT:PSSの導電性向上作用を評価し、最も導電性向上効果の高いフェノール誘導体の探索、フェノール性水酸基結合微粒子の設計・合成・評価、さらに有限要素解析モデルを用いたフェノール誘導体によるPEDOT:PSSの導電性向上メカニズム解明を試み、以下の結果を得た。
①24種類のフェノール誘導体のPEDOT:PSSの導電性向上作用につき評価し、一部のビスフェノール誘導体において、溶解度パラメーター（SP値）以外に酸性度（pKa）がPEDOT:PSSの導電性向上に係わることを見出した。
②フェノール性水酸基結合微粒子を用いてPEDOT:PSSの導電性向上と導電パス形成の高効率化を目指し、水酸基結合芳香族ポリアミド粒子の粒径制御方法を検討し、ミクロンオーダーからサブミクロンオーダーの小粒径粒子合成技術を確立した。
③有限要素解析の結果、PEDOT:PSSがフェノール誘導体と相互作用し、その結果PEDOT:PSS粒子の小粒径化が起こり、PEDOT:PSSに基づく導電ネットワーク構造が多岐に形成され、導電性向上が発現すると示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
フェノール誘導体によるPEDOT:PSSの導電性向上は、フェノール誘導体のSP値のみならずpKaが係わることを見出したが、さらなる詳細な検討には化学計算ソフトが不可欠である。最適ソフトの選定、価格面での検討などのため化学計算ソフトの導入が遅れ、その結果、フェノール誘導体の最適化が研究計画より遅れた。
新規小粒径水酸基結合微粒子のPEDOT:PSSの導電性向上効果について未評価であり、今後小粒径粒子の大量合成を行い、そのPEDOT:PSS導電性向上効果を検証する。
有限要素解析モデル案の作成にとどまり、PEDOT:PSSの粒径・体積分率及びフェノール誘導体の体積分率の影響について詳細な検討を行い、本モデルが有効であるか否か検証する必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
主としてフェノール誘導体のSP値やpKaとPEDOT:PSSの導電性向上との関係を明らかにし、導電性向上作用の大きいフェノール誘導体の化学構造を明らかにする。
新規小粒径水酸基結合微粒子を大量に合成し、PEDOT:PSSの導電性向上について評価・検討する。また新たに電子求引性基結合ビスフェノール結合微粒子を合成しPEDOT:PSS導電性向上効果について詳細に検討する。
有限要素解析モデルにおいて、PEDOT:PSSの粒径・体積分率・形状及びフェノール誘導体の体積分率が導電性に与える影響について検討し、モデルと実際との対応を検証する。
なおPEDOT:PSS／フェノール誘導体を主成分とした透明導電膜を作成する上で重要な第三成分（高分子バインダー種）につき検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
PEDOT:PSSの導電性向上に有効なフェノール誘導体の化学構造を明らかにするために導入予定していた化学計算ソフトの選定に見直しが必要となり、その結果、化学計算ソフトの導入及びそれに適した電子機器の選定が遅れ、次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
フェノール誘導体の物性を計算できる化学計算ソフトを期末に導入したので、早急に計算ソフト活用に適した電子機器（パソコン）を選定し、研究を推進する。
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