イオン液体を溶媒に用いた高分子ゲルの創製とナノ構造導入による機能化

使用离子液体作为溶剂创建聚合物凝胶并通过引入纳米结构进行功能化

基本信息

批准号：
06J07079
负责人：
上木岳士
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

室温で液体状態の塩である「イオン液体(IL)」が注目を集めている。ILは熱的・(電気)化学的安定性、難揮発性などの特徴から様々な材料への応用が期待されている。本研究代表者はこれまでIL中で刺激に応じて溶解状態を変化させる高分子化合物に注目しIL中の高分子の溶存状態や相転移ダイナミクスに関する研究を展開してきた。本研究の最終目標はIL中における高分子の相転移や、それに基づく自己組織化現象等を利用し、高度で社会的にも有用な分子システムを構築することである。ポリベンジルメタクリレート(PBnMA)のIL中でのLCST型相分離ダイナミクスを動的光散乱測定(DLS)から評価したところ本系のLCST型相分離が極めて鋭敏に起きていることが明らかになった。しかし化学構造上PBnMAと類似点が認められるスチレンとメタクリル酸メチルのランダム共重合体は同じLCST型相分離を示すものの、そのダイナミクスは緩慢であることがわかった。両者の相転移ダイナミクスの対照性は凝集セグメントのシークエンス分布の違いから議論された(The Journal of Physical Chemistry B,2007,111,4750.)。一方ILを溶媒に用いた高分子溶液(ゲル)に関する従来の研究と今後の展望、未解決の問題を"相溶系""相変化系"という切り口で網羅した総合論文をまとめ採録決定に至った(Macromolecules,2008,in press,)。ここでは液体に内在する複数の相互作用がその特異性を引き出す事例を挙げ、構造形成性液体(異常エントロピー液体)としての水とILの類似性を指摘した。また多重な外部刺激に誘起されてIL中で溶存状態を大きく変えるランダムコポリマーを設計・評価し、これを一成分とするブロックコポリマーを合成した。熱や光に応じてIL中で自己組織化するブロックコポリマーは、ILの持つ、そのユニークな性質を保ちつつ可逆的にゲル化(固体薄膜化)させる潜在的可能性を秘めており基礎学術的にはもちろん材料化学的見地からも興味深いと考えられる。本研究成果は近くアメリカ物理学会にて発表予定である。

离子液体（IL）是一种在室温下呈液态的盐，引起了人们的关注。由于离子液体的热稳定性和（电）化学稳定性以及低挥发性，预计可应用于多种材料。主要研究人员专注于在离子液体中响应刺激而改变溶解状态的聚合物化合物，并对聚合物在离子液体中的溶解状态和相变动力学进行了研究。这项研究的最终目标是利用离子液体中聚合物的相变和基于它们的自组织现象来构建先进的、对社会有用的分子系统。使用动态光散射测量 (DLS) 对聚甲基丙烯酸苄酯 (PBnMA) 在 IL 中的 LCST 型相分离动力学进行评估表明，该体系中的 LCST 型相分离发生得极其剧烈。然而，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的无规共聚物与PBnMA具有相似的化学结构，表现出相同的LCST型相分离，但动力学较慢。从聚集片段序列分布的差异讨论了两者之间相变动力学的对比（The Journal of Physical Chemistry B, 2007, 111, 4750.）。另一方面，我们从“相容系统”和“相变系统”的角度编写了一篇综合论文，涵盖了使用IL作为溶剂的聚合物溶液（凝胶）的过去研究、未来展望和未解决的问题，并决定接受它（Macromolecules，2008，印刷中）。在这里，我们举了一个例子，其中液体固有的多重相互作用显示了其特殊性，并指出了水和IL作为结构形成液体（异常熵液体）之间的相似之处。我们还设计并评估了一种无规共聚物，该共聚物在多种外部刺激的诱导下会改变其在 IL 中的溶解状态，并合成了一种含有该共聚物作为一个组分的嵌段共聚物。在IL中响应热和光而自组装的嵌段共聚物具有可逆凝胶（形成固体薄膜）的潜力，同时保留IL的独特性质，并且是一种基本的学术材料当然，它也被认为是有趣的。材料化学的观点。这项研究的结果计划很快在美国物理学会会议上公布。