不揮発性ゲルを用いた革新的融合マテリアルの合成と電気化学アクチュエータへの応用

2012 年度 実績報告書

• 研究領域: 融合マテリアル：分子制御による材料創成と機能開拓
• 研究課題/領域番号: 23107518
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 津田 哲哉 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90527235)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 複合材料・物性 / マイクロ・ナノデバイス / イオン液体 / 電子顕微鏡 / 先端機能デバイス

研究実績の概要

昨年度までに金薄膜電極/室温イオン液体(RTIL)-PVdF-HFPゲル薄膜/金薄膜電極の3層構造を有する不揮発性ゲル融合マテリアルの設計とその電気化学アクチュエータデバイスへの応用に成功している。この融合マテリアルを用いたアクチュエータデバイスは比較的良好な電圧応答特性を示すが、更なるデバイス性能の向上や希少金属であるAu使用量の削減を目指すには、不揮発性融合マテリアルの柔軟性と電気二重層容量の大幅な向上ならびにユビキタス元素による融合マテリアルの創製が欠かせない。このような背景から、本年度はグラフェンを用いた導電性薄膜を作製し、それを電極に用いた新規な不揮発性融合マテリアルを合成した。この融合マテリアルを電気化学アクチュエータデバイスにして、比較的低い電圧(±2.0 V)を印加したところ、大気中で安定に駆動することを確認した。その屈曲挙動を電気化学測定装置とレーザー変位計を同期化させた装置を用いて、詳細に検討したところ、金電極を用いた同様のデバイスよりもかなり大きな電気二重層容量を有していることが分かった。これが従来以上の低い電圧印加でのデバイス駆動を可能にした一因になっていると考えられる。また、カーボンナノ材料として多くの分野で注目されている気相法炭素繊維（VGCF）を導電助剤として電極膜作製用のスラリーに微量添加してデバイスを作製すると、デバイス性能がさらに改善されることを見い出した。しかし、その応答速度は最高でも1 Hz程度であり、更なる応答速度の向上には、グラフェン電極を作製する際に使用するスラリーの組成比を最適化する必要がある。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Electrodeposition of Aluminum-Hafnium Alloy from the Lewis Acidic Aluminum Chloride-1-Ethyl-3-methylimidazolium Chloride Molten Salt (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tsuda, Susumu Kuwabata, Gery R. Stafford and Charles L. Hussey
  • 雑誌名: Journal of Solid State Electrochemistry 巻: 17 ページ: 409-417
  • DOI: DOI: 10.1007/s10008-012-1933-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple Observation of the Interaction between Nanoparticles and Cells by Scanning Electron Microscopy Employing Ionic Liquid (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Shima, Koshi Kawakami, Takami Akagi, Eiko Mochizuki, Tetsuya Tsuda, Susumu Kuwabata and Mitsuru Akashi
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 86 ページ: 153-158
  • DOI: DOI: 10.1246/bcsj.20120227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physicochemical properties of 1-alkyl-3-methylimidazolium chloride-urea melts (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tsuda, Koshiro Kondo, Masahiro Baba, Shotaro Suwa, Yuichi Ikeda, Taiki Sakamoto, Satoshi Seino, Hiroyuki Yoshida, Masanori Ozaki, Akihito Imanishi and Susumu Kuwabata
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: in press ページ: in press
  • DOI: DOI: 10.1016/j.electacta.2012.05.156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-ion Diffusion in Ionic Liquid Studied by Electrochemical Scanning Electron Microscopy with X-ray Fluorescence Spectrometry (2012)
  • 著者名/発表者名: Taro Uematsu, Jun-Tae Han, Tetsuya Tsuda and Susumu Kuwabata
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 116 ページ: 20902-20907
  • DOI: DOI: 10.1021/jp306241p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Electrochemical Reaction and Biological Specimen by Novel Analytical Technique Combined with Room-Temperature Ionic Liquid and Scanning Electron Microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tsuda, Eiko Mochizuki, Shoko Kishida, Hiroki Sakagami, Shigeaki Tachibana, Masaharu Ebisawa, Noriko Nemoto, Yoshitomo Nishimura and Susumu Kuwabata
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80 ページ: 308-311
  • DOI: DOI: 10.5796/electrochemistry.80.308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Introduction of Ionic Liquid to Vacuum Conditions for Development of Material Productions and Analyses (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuwabata, Tsukasa Torimoto, Akihito Imanishi and Tetsuya Tsuda
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80 ページ: 498-503
  • DOI: DOI: 10.5796/electrochemistry.80.498
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platinum nanoparticle immobilization onto carbon nanotubes using Pt-sputtered room-temperature ionic liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Yoshii, Tetsuya Tsuda, Takashi Arimura, Akihito Imanishi, Tsukasa Torimoto and Susumu Kuwabata
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 2 ページ: 8262-8264
  • DOI: DOI: 10.1039/C2RA21243A
  • 査読あり
• [学会発表] イオン液体を用いた新しい生体試料の電子顕微鏡観察法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑畑 進, 望月衛子, 津田哲哉
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 草津市（滋賀）
  • 年月日: 2013-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いた電気化学アクチュエータデバイス (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田哲哉
  • 学会等名: 2012高分子・ハイブリッド材料研究センター若手フォーラム
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2012-12-21
  • 招待講演
• [学会発表] Development of New Vacuum Technologies Using Ionic Liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuwabata, Tetsuya Tsuda, Akihito Imanishi and Tsukasa Torimoto
  • 学会等名: Japan-Taiwan Bilateral Workshop on Nano-Science 2012
  • 発表場所: Suita, Osaka
  • 年月日: 2012-12-06
  • 招待講演
• [学会発表] 溶融塩とイオン液体が切り拓く未来 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田哲哉
  • 学会等名: 新学術領域 融合マテリアル 第5回若手スクール
  • 発表場所: 鳥取市
  • 年月日: 2012-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いた電気化学デバイスの電極反応 －電子顕微鏡によるin situ観察－ (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田哲哉, 桑畑 進
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 第56回シンポジウム
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 2012-11-20
  • 招待講演
• [学会発表] Use of Ionic Liquid as a New Medium under Vacuum Conditions (2012)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuwabata, Akihito Imanishi, Tsukasa Torimoto and Tetsuya Tsuda
  • 学会等名: 222nd The Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2012-10-12
  • 招待講演
• [学会発表] Simple Fabrication of Pt Nanoparticle-Carbon Nanotube Composite with Ionic Liquid-Sputtering Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Yoshii, Tetsuya Tsuda, Takashi Arimura, Akihito Imanishi, Tsukasa Torimoto and Susumu Kuwabata
  • 学会等名: 222nd The Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] Fabrication of 3D Polymer Structures from Room-Temperature Ionic Liquid by Quantum Beam Techniques (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiro Minamimoto, Kosuke Inoue, Tetsuya Tsuda, Akihito Imanishi, Shu Seki and Susumu Kuwabata
  • 学会等名: 222nd The Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] Al-W Alloy Deposition from Lewis Acidic Room-Temperature Chloroaluminate Ionic Liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tsuda, Yuichi Ikeda, Takashi Arimura, Akihito Imanishi, Susumu Kuwabata, Charles L. Hussey and Gery R. Stafford
  • 学会等名: 222nd The Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 2012-10-09
• [学会発表] イオン液体-高分子不揮発性融合マテリアルを用いた電気化学アクチュエータ (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田哲哉
  • 学会等名: 第61回 高分子討論会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2012-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 電子顕微鏡技術への展開を志向したイオン液体の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津田哲哉
  • 学会等名: 第28 回 医学生物学電子顕微鏡技術学会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 2012-05-12
  • 招待講演
• [学会発表] Scanning Electron Microscope Observation of Biological Specimens Pretreated with Ionic Liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tsuda, Eiko Mochizuki, Shoko Kishida, Koshi Kawakami, Yasuhito Ishigaki, Noriko Nemoto, Toshihiro Kushibiki and Susumu Kuwabata
  • 学会等名: Conference on Laser Surgery and Medicine 2012
  • 発表場所: Yokohama, Kanagawa
  • 年月日: 2012-04-26
  • 招待講演
• [図書] 電気化学便覧 第6版 (2013)
  • 著者名/発表者名: 津田哲哉
  • 総ページ数: pp.256-257
  • 出版者: 丸善
• [図書] Ionic Liquids - New Aspects for the Future (2013)
  • 著者名/発表者名: Susumu Kuwabata, Tsukasa Torimoto, Akihito Imanishi and Tetsuya Tsuda
  • 総ページ数: pp. 597-615
  • 出版者: InTech
• [図書] Molten Salts Chemistry Technology (2013)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tsuda, Eiko Mochizuki, Shoko Kishida, Noriko Nemoto, Yasuhito Ishigaki and Susumu Kuwabata
  • 総ページ数: 15
  • 出版者: Wiley-Blackwell
• [備考] 桑畑研究室
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~elechem/