結晶性高分子とグラフト化超微粒子とのナノ複合体の合成と環境応答機能

结晶聚合物接枝超细颗粒纳米复合材料的合成及环境响应功能

• 批准号: 01J07127
• 负责人: 陳 進華
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Niigata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J07127/
• 关键词: カーボンナノチューブ; ブロックコポリマー; 放射線照射; 表面グラフト; ナノ複合体; 分散性; センシング機能; 分子量制御

前年度,申請者は,結晶性ポリマーグラフトカーボンブラックから作成したナノ複合体の抵抗値は,各種溶媒蒸気中で急激に増大し,新規のセンサーとして利用できることを見出した。本年度の研究目的は,結晶性ポリマーグラフトカーボンブラックから作成したナノ複合体による常温で機能する新規ガスセンサー,臭いセンサー,さらに溶質センサーの創製である。その結果,本年度は以下のような研究成果が得られた。1.カーボンナノチューブ表面への結晶性ポリマーの放射線グラフトカーボンナノチューブ表面への各種の結晶性ポリマー,及びブロック共重合体の新規グラフト反応を検討した結果,結晶性ポリマーを吸着させたカーボンナノチューブにγ線を照射することにより,カーボンナノチューブ表面へ容易に結晶性ポリマーをグラフトできることを明らかにした。2.ポリマーグラフト化カーボンナノチューブからのナノ複合体の創製結晶性ポリマーをグラフトしたカーボンナノチューブは容易にマトリックスとなる結晶性ポリマー中へ均一に分散し,ナノオーダーでの複合化が可能であることを明らかにした。3.カーボンナノチューブナノ複合体のセンシング機能カーボンナノチューブナノ複合体のガスセンシング機能を追跡し,結晶性ポリマーの構造やブロック共重合体のポリマー組成及び分子量が,センサー感度に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。ブロック共重合体のブロック組成を制御することにより,カーボンナノチューブナノ複合体は,NOxなどの有害ガス,ベンゼンなどの有機溶媒蒸気,含ハロゲン化合物,さらには,溶液中の有機溶媒,重金属,生理活性物質などのセンシングが可能であることを見出した。4.センシング機能究明このようなカーボンナノチューブナノ複合体のガスセンシング機構は,グラフト鎖やマトリックスポリマーが溶媒等を吸収したときに起こる,僅かな結晶構造の変化によることを究明した。

去年，申请人发现由结晶聚合物接枝炭黑制成的纳米复合材料在各种溶剂蒸气中电阻值迅速增加，可以用作新型传感器。今年研究的目的是使用由结晶聚合物接枝炭黑制成的纳米复合材料创建在室温下工作的新型气体传感器、气味传感器和溶质传感器。因此，今年取得了以下研究成果。 1. 结晶聚合物在碳纳米管表面的辐射接枝通过研究各种结晶聚合物和嵌段共聚物在碳纳米管表面的新接枝反应，我们发现γ射线应用于吸附有结晶聚合物的碳纳米管研究表明，通过用碳纳米管照射碳纳米管，可以容易地将结晶聚合物接枝到碳纳米管的表面上。 2. 用聚合物接枝碳纳米管制备纳米复合材料 接枝有结晶聚合物的碳纳米管很容易均匀地分散在结晶聚合物基体中，从而可以形成纳米级的复合材料。 3.碳纳米管纳米复合材料的传感功能我们跟踪了碳纳米管纳米复合材料的气敏功能，发现结晶聚合物的结构以及嵌段共聚物的聚合物组成和分子量对传感器灵敏度有很大影响。通过控制嵌段共聚物的嵌段组成，可以使碳纳米管纳米复合材料能够耐受NOx等有害气体、苯等有机溶剂蒸气、含卤素化合物、溶液中的有机溶剂、重金属、生物活性物质等。发现物质的传感是可能的。 4.传感功能研究我们发现碳纳米管纳米复合材料的气敏机制是由于接枝链或基体聚合物吸收溶剂等时晶体结构发生轻微变化。

项目成果

J.Chen: "Vapor response properties of conducting compsite prepared from crystalline oligmer-grafted carbon black"Carbon. 40. 1602-1605 (2002)

J.Chen：“由结晶低聚物接枝炭黑制备的导电复合材料的蒸气响应特性”Carbon。