ポリマー中での機能性ナノ粒子の合成と製造されたコンポジットの特性評価

聚合物中功能纳米粒子的合成和所产生复合材料的表征

基本信息

批准号：
02F00156
负责人：
奥山喜久夫
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

100nm以下の粒子(ナノ粒子)をフィラーとして用いると、ポリマー中における分散性が向上し、機械的・電気的・光学的・化学的な特性等の向上が期待でき、現在注目を集めている。本研究では、フィラーをポリマー中で直接成長させるシンプルな製法を提案した。本年度は、ポリマー中で数種類の蛍光体ナノ粒子の合成を行った。具体的には、合成粒子に半導体材料として知られる酸化亜鉛粒子を選択し、マトリックスポリマーとしてポリエチレングリコールを用いて蛍光性ポリマー電解質ナノ複合材料をin-situ合成した。ナノ粒子の蛍光スペクトルは粒子径に依存し、粒子径が小さくなるに従い、発光波長は高いエネルギー領域(青色)へとシフト(ブルーシフト)する。異なったサイズのナノ粒子を合成することにより、この複合材料の蛍光色を変化させることが可能である。本研究ではプリカーサのように複合材料の特性を変化させるパラメータに着目して研究を行い、プリカーサ溶液の濃度を広範囲に渡って変化させるとナノ粒子の粒子径が小さくなることが分かった。その結果、可視光(青から黄色)の様々な蛍光色を発する複合材料を製造することができた。また発光領域を拡大させるために、赤色の蛍光色を示すユウロピウムイオンなどをナノ粒子に付活し、様々な蛍光色を示す蛍光性ポリマー電解質ナノコンポジット材料を製造することができた。

使用100nm以下的粒子（纳米粒子）作为填料，可以提高其在聚合物中的分散性，有望改善机械、电学、光学、化学特性，目前受到关注。在这项研究中，我们提出了一种简单的制造方法，其中填料直接在聚合物中生长。今年，我们在聚合物中合成了几种类型的荧光粉纳米颗粒。具体而言，通过选择被称为半导体材料的氧化锌颗粒作为合成颗粒并使用聚乙二醇作为基质聚合物，原位合成了荧光聚合物电解质纳米复合材料。纳米颗粒的荧光光谱取决于颗粒尺寸，随着颗粒尺寸变小，发射波长向更高能量区域（蓝色）移动（蓝移）。通过合成不同尺寸的纳米颗粒，可以改变这种复合材料的荧光颜色。在这项研究中，我们重点关注改变复合材料性能的参数，例如前体，发现当前体溶液的浓度在很大范围内变化时，纳米颗粒的粒径会减小。因此，我们能够制造出在可见光下发出各种荧光颜色（从蓝色到黄色）的复合材料。此外，为了扩大发射范围，用呈现红色荧光颜色的铕离子激活纳米颗粒，可以制备呈现各种荧光颜色的荧光聚合物电解质纳米复合材料。