シリカナノ分子を用いる高性能ハイブリッド電子・光機能材料の開発

使用二氧化硅纳米分子开发高性能混合电子/光学功能材料

• 批准号: 07F07360
• 负责人: 川上 雄資
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07F07360/
• 关键词: トリアルコキシシラン; 加水分解; シランジオール; ビスシラン; 不完全縮合型オリゴシルセスキオキサン; 重縮; トリス(ペンタフルオロフェニル)ボラン; 耐熱性; シルセスキオキサン; ナノポーラスシリカ; ケージ構造; 絶縁材; 触媒; 電子材料; 新規構造; ケイ素; ケージ型シルセスキオキサン; 新規シロキサン系ポリマー; 成膜性; 低誘電率; 絶縁材料

ポリシロキサンは、優れた機能を発揮する材料であるが、ガラス転移温度が低く、機能材料としての適用範囲が限られていた。これを改善する従来法としては、芳香核を主鎖に導入する方法があったが、必ずしも十分な耐熱性、光学的透明性を実現するには至っていなかった。我々の研究では、かご型のオリゴシルセスキオキサンを主鎖に導入して耐熱性、透明性の向上に成功した。本研究では、かご型オリゴシルセスキオキサンを側鎖に導入する効果について検討することを目的とした。この研究は、柔軟な主鎖の硬さ、コンホメーションを側鎖の嵩高さ、剛直さで制御する方法を開発する原理を確立する意味で、基礎研究としての意義も大きい。まず、トリアルコキシシランの条件を制御した加水分解により、不完全縮合型、ケイ素原子7個からなるシラントリオールを合成し、得られた生成物をメチルトリクロロシランで処理してメチルジクロロシラン官能基を導入し、加水分解によりメチルシランジオール官能基を有するかご状オリゴシルセスキオキサン化合物を得た。通常このようなアルキル基の結合したジシラノール化合物は、室温で不安定であり、すぐに縮合してしまうが、かご状分子の嵩高さ、疎水性の効果により安定化し、結晶として単離できることを見出した。さらに、2官能性モノマーとしてこの化合物を用いると、我々の研究で発見した、トリス(ペンタフルオロフェニル)ホウ素を触媒とする縮合反応を利用して、各種組成のポリマーを得ることができることが分かった。これらのポリマーは、組み合わせるオリゴシランの重合度や置換基によってその性質を制御でき、透明性、耐熱性、成膜性などの点において、従来のポリシロキサンに比し、非常に優れた性質を示し、新たな電子材料となる可能性を見出した。なお、実験の遂行に当たっては、単に生成物の機能を調べるだけでなく、各種精密分析機器を用い、反応の進み具合の検討、重合度の制御などの観点も加えて、学問的にも厳密に進めた。この結果得られたポリマーの構造と耐熱性などの物性の相関を確立することができた。

尽管聚硅氧烷是一种表现出优异功能性的材料，但由于其玻璃化转变温度较低，其作为功能材料的应用范围受到限制。改善该问题的传统方法是在主链中引入芳香核，但这不一定能带来足够的耐热性和光学透明性。在我们的研究中，我们通过在主链中引入笼状低聚倍半硅氧烷，成功地提高了耐热性和透明度。本研究的目的是研究将笼形低聚倍半硅氧烷引入侧链的效果。这项研究作为基础研究具有重要意义，因为它建立了开发通过控制侧链的体积和刚度来控制柔性主链的刚度和构象的方法的原理。首先，通过在受控条件下水解三烷氧基硅烷来合成由七个硅原子组成的不完全缩合的硅烷三醇，并将所得产物用甲基三氯硅烷处理以除去甲基二氯硅烷官能团，得到具有甲基硅烷二醇官能团的笼状低聚倍半硅氧烷化合物。通过水解。通常，带有烷基的二硅烷醇化合物在室温下不稳定并很快凝结，但我们发现由于笼状分子的庞大和疏水性，它们可以稳定下来，并可以以晶体形式分离出来。此外，我们发现，通过使用该化合物作为双官能单体，可以利用我们研究中发现的三（五氟苯基）硼催化缩合反应获得各种组成的聚合物。这些聚合物的性能可以通过与其组合的低聚硅烷的聚合度和取代基来控制，并且与传统的聚硅氧烷相比，它们在透明度、耐热性、成膜性等方面表现出极其优异的性能。我们发现了潜在的潜力使其成为一种新型电子材料。在进行实验时，我们不仅检查产品的功能，还使用各种精密分析仪器来检查反应进度、控制聚合度等，并从学术角度严谨地进行实验。继续。结果，我们能够建立聚合物结构和耐热性等物理性能之间的相关性。

项目成果

Synthesis of Q-type polysiloxanes containing polyhedral oligomeric Silsesquioxane(POSS) and functional groups as side chain

含多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)和官能团作为侧链的Q型聚硅氧烷的合成

• 发表时间: 2007
• 作者: Y. H. Zhang;V. Ervithayasuporn;Y. Uchino;Y. Kawakami
• 通讯作者: Y. Kawakami

Polysiloxanes with Periodically Distributed Isomeric Double-Decker Silsesquioxane in the Main Chain

• DOI: 10.1021/ma900124x
• 发表时间: 2009-05-12
• 期刊: MACROMOLECULES
• 影响因子: 5.5
• 作者: Hoque, Md. Asadul;Kakihana, Yuriko;Kawakami, Yusuke
• 通讯作者: Kawakami, Yusuke

Polymers with polyhedral oligomeric silsesquioxanes(POSS)as side chains

以多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）为侧链的聚合物

• 发表时间: 2009
• 作者: Zhang;Y.H
• 通讯作者: Y.H

Construction of New Polymer Structure Using Polyhedrral Oligomeric Silsesquioxane (POSS)

利用多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）构建新型聚合物结构

• 发表时间: 2008
• 作者: Yanhong Zhang;Vuthichai Ervithayasuporn;Yusuke Kawakami
• 通讯作者: Yusuke Kawakami

Polysiloxane Brush with linear chain and nano cage as side chains

以线性链和纳米笼为侧链的聚硅氧烷刷

• 发表时间: 2008
• 作者: Yanhong Zhang;Vuthichai Ervithayasuporn;Yusuke Kawakami
• 通讯作者: Yusuke Kawakami