イオン液体を包括させた高分子イオンゲルアクチュエタ材料の開発

含离子液体的聚合物离子凝胶致动器材料的研制

基本信息

批准号：
17040016
负责人：
渡邉正義
金额：
$ 4.61万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

イオン液体を高分子網目中に閉じ込めた「イオンゲル」を電解質に用い、両面に電極を装着することで高分子アクチュエータに適用してきた。イオンゲルの作製法として、網目高分子をイオン液体中で合成する「その場重合法」、高分子のゾルゲル転移を利用した「ゾルゲル法」を見出した。さらに種々の炭素材料を電極に用いアクチュエータ特性(変位量、変位速度、周波数依存性、繰り返し特定など)を検討した結果、炭素電極は、表面積が大きく、電子伝導性が高く、アスペクト比の大きな形状を持つことが望まれることを見出した。これはこのアクチュエータの動作原理とイオンゲル/炭素電極界面に形成される電気二重層の充放電現象が密接に係わっているためである。カーボンナノチューブは上記特性を満足するが高価である。カーボンナノチューブと安価で非常に表面積の広い活性炭を併用することにより、比較的特性の優れたアクチュエータを創製することができた。今年度はアクチュエータの動作原理の検討に特に力点を置いた。電解質であるイオン液体構造を変化させた結果、イオン伝導度が高いイオン液体を含むイオンゲルアクチュエータが、大きな変位を示すことを明らかにした。またイオン液体を構成するイオンのサイズに関わらず、全て陽極方向に変位する現象を見出した。これに対応して、電極/電解質界面に形成される電気二重層容量が常にカチオン分極の場合の方が大きいことを見出した。アクチュエータの駆動力は、この電気二重層容量の違いが界面の状態を陽極側、陰極側で相違させることに起因すると考察した。さらに、新しいイオンゲルの作製法として、イオン液体に対して親和性のあるセグメントと親和性のないセグメントからなるABA型ブロック共重合体を合成してイオンゲル化を検討した結果、イオン液体が親和性のあるセグメントに選択的に相溶した海島構造を形成し、熱可塑性弾性体として得られることを見出した。

将离子液体捕获在聚合物网中的“离子凝胶”已被用作电解质，并且将电极连接到两个表面上，以将其应用于聚合物执行器。作为制备离子凝胶的一种方法，我们发现了一种“原位聚合方法”，其中网络聚合物在离子液体中合成，以及利用聚合物的溶胶 - 凝胶过渡的“ sol-gel方法”。此外，将各种碳材料用作电极来检查执行器的特性（位移量，位移速度，频率依赖性，重复识别等），并且发现希望碳电极具有较大的表面积，高电子电导率，并且具有较高的纵横比。这是因为该执行器的工作原理与在离子凝胶/碳电极的界面形成的电动双层的电荷和放电现象密切相关。碳纳米管满足上述特性，但价格昂贵。通过将碳纳米管与廉价且非常宽的表面积活性炭一起使用，可以创建具有相对出色特性的执行器。今年，我们特别强调检查执行器的操作原则。由于改变了电解质的结构，即离子液体的结构，据揭示了一个含有高离子电导率的离子液体的离子凝胶执行剂表现出很大的位移。此外，我们发现构成离子液体的所有离子都在阳极方向上取代，而不管离子的大小如何。作为响应，发现在阳离子极化的情况下，在电极/电解质界面形成的电气电容总是更大。执行器的驱动力被认为是由于阳极和阴极侧之间的界面状态差异引起的电气电容的差异所致。此外，作为制备离子凝胶的一种新方法，我们合成了一个ABA型块共聚物，该块由对离子液体和离子液体没有亲和力的段组成的片段组成，对离子液体没有亲和力，并研究了离子凝胶，并研究了一个与离子液体相关的，与亲和力相关的结构，该结构可与亲密的差异，以相关性地脱离相关性，以相关性地分解，从而选择性地将其与亲和力相结合。身体。