超音波印加を利用する導電性高分子膜の構造制御型合成と固体電解コンデンサへの応用

超声波应用导电聚合物薄膜的结构控制合成及其在固体电解电容器中的应用

• 批准号: 15750153
• 负责人: 跡部 真人
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15750153/
• 关键词: 超音波; 導電性高分子; 電解コンデンサ; 固体電解質; 電解重合

超音波は化学反応系において、超高温、超高圧、超高速物質移動などの極めて特異な現象を発現する。しかも、これらの現象は極めて微細な局所において極めて短いパルスとして生起と消滅を繰り返す。このような化学反応場は従来の如何なる化学反応プロセスにおいても実現され得ないものであり、超音波は全く新しい原理に基づく化学反応の駆動機能および制御機能を発揮して、物質合成と素材製造における新しい技術革新の有力な担い手となるものである。一方、高品質な電解コンデンサの開発において固体電解質製造技術の超高度化は不可欠である。固体電解質としての所期の機能を発揮させるには単に分子論的に所定の化合物を合成するだけでは十分とはいえない。固体電解質の機能はその形態にも強く依存するもので、生成時の形態が合目的的であることが望ましい。つまり、形態制御型合成が極めて重要であり、この目的のためには上記の超音波利用が有効と考えられる。本研究はこの概念に則り、固体電解質として利用する導電性高分子薄膜の高密度化、高均質化ならびに高安定化を指向したものである。前年度は電解重合反応における超音波効果について、それらの発現反応、発現条件、発現効果などを綿密かつ系統的に追究し、超音波利用のため基盤となる指針を獲得したが、本年度はこれらの研究成果に基づき電解コンデンサへの利用の可能性を追求することを戦略とし、超音波照射下において得られた緻密で平滑な導電性高分子膜(ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン)のドーピング特性を中心に検討した。その結果、照射下作製による導電性高分子膜のドーパント保持能力は非照射下作製のものに比べ、格段に向上することが明らかにされるとともに電気化学的な耐久性の向上も確認され、本方法論が高性能な電解コンデンサの開発に繋がることが明示された。

超声波在化学反应系统中产生极其独特的现象，如超高温、超高压、超快传质等。此外，这些现象在极微小的区域中以极短的脉冲形式反复出现和消失。这样的化学反应场是任何常规化学反应过程都无法实现的，而超声波可以基于全新原理驱动和控制化学反应，使其在材料合成和材料制造方面将成为新技术创新的有力载体。 。另一方面，超精密的固体电解质制造技术对于开发高品质电解电容器至关重要。为了发挥作为固体电解质的预期功能，仅基于分子理论简单地合成预定化合物是不够的。固体电解质的功能很大程度上取决于其形状，并且期望制造时的形状适合其目的。换句话说，形状控制的合成极其重要，并且上述超声波的使用被认为对于此目的是有效的。基于这一概念，本研究旨在提高用作固体电解质的导电聚合物薄膜的密度、均匀性和稳定性。去年，我们仔细系统地研究了超声波在电解聚合反应中的作用，例如它们的表达反应、表达条件和效果，并获得了指导方针，这将成为我们使用超声波的策略的基础。是为了追求将研究成果应用于电解电容器的可能性，重点研究了在超声波照射下获得的致密且光滑的导电聚合物薄膜（聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺）的掺杂性能。结果表明，与在非照射下制备的导电聚合物膜相比，在照射下制备的导电聚合物膜的掺杂剂保留能力显着改善，并且还证实了电化学耐久性的改善。开发高性能电解电容器。

项目成果

Electrochemical Synthesis of Polypyrrole and Polythiophene in Supercritical Trifluoromethane

超临界三氟甲烷中电化学合成聚吡咯和聚噻吩

• 发表时间: 2004
• 期刊: Chem.Lett.
• 作者: M.Atobe;H.Ohsuka;T.Fuchigami
• 通讯作者: T.Fuchigami

跡部 真人: "有機電解合成の新展開 第II編 第14章 超音波照射下での有機電解反応"シーエムシー出版(印刷中).

Masato Atobe：《有机电解合成的新进展第二部分第14章超声波照射下的有机电解反应》CMC Publishing（正在印刷中）。

超音波照射場における有機電解合成(I編 超音波が可能にした物質の創製,第1章),超音波利用技術集成(分担)

超声波照射领域的有机电解合成（第一部分：利用超声波创造材料，第一章）、超声波利用技术集锦（共享）

• 作者: R.Asami;M.Atobe;T.Fuchigami;跡部 真人
• 通讯作者: 跡部 真人

Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes. Part 27. Electroreduction of Acrylonitrile at Suspended Lead Particle-Electrode

超声波对有机电过程的影响。

• 期刊: Ultrasonics Sonochemistry (In press)
• 作者: R.Asami;M.Atobe;T.Fuchigami
• 通讯作者: T.Fuchigami

Ultrasonic Effects on Electroorganic Processes. Part 26. Current Efficiency and Product Selectivity in the Anodic Cyanation of N-Methylpyrrole

超声波对有机电过程的影响。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Electrochemistry 72
• 作者: M.Atobe;T.Aoyagi;T.Fuchigami;T.Nonaka
• 通讯作者: T.Nonaka