高分子の高次構造制御による機能集積型ナノ反応場の創出

通过控制聚合物的高阶结构创建功能集成的纳米反应场

基本信息

批准号：
14J06881
负责人：
日比裕理
金额：
$ 7.49万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は、ミクロ相分離によりナノシリンダーアレイを形成する液晶性ブロック共重合体(LCBCPs)薄膜に機能基を集積し、透過型の触媒膜を開発することを目的とし提案された。当初の目的である透水膜の触媒化には至らなかったものの、実用化に向けた要素技術の確立と、申請時には思い至らなかった高分子液晶の本質ともいえる現象を発見した。当初の目的である透過型の触媒膜を目指す上でまず、①欠陥のない、透水経路がナノシリンダーにより確実に規定された透水膜を、大面積製膜するプロセスの確立が必須であった。更に、シリンダー経路上の任意位置に、任意機能基を組み込む技術を開発することが、ナノシリンダーの高度リアクター化に必須である。②膜内部で、膜を構成する任意高分子鎖の座標を指定する技術の確立はこれまでに報告例がなく、これについても試みた。以下にそれぞれについて述べる。①一般に限外濾過膜と呼ばれる、孔径分布20~250 nm程度の市販のポリスルフォン（PSf）多孔膜を支持膜とし、この上に直径10±1 nmの垂直シリンダーを形成する液晶性ブロック共重合体を直接塗工することを狙った。予め多孔膜上に粘調なアルギン酸ナトリウム(AlgNa)水溶液を塗工し、多孔質基板の平滑化と、LCBCPの有機キャスト溶液を遮蔽することで、極めて高いサイズ選択性(半径2 nm粒子は100%透過し、半径4 nm粒子は97%阻止)を有する透水膜の連続塗工に成功した。②互いに異なるメソゲン基を有する複数種LCBCPsのブレンド膜において、各LCBCPsの深さ座標を指定し、三次元異方的なミクロ相分離構造の構築を試みた。すなわち、異種LCBCPsのブレンド薄膜を、等方転移温度以上でアニールすると、冷却過程において空気界面から等方転移温度の高い順に液晶相が析出するため、異種スメクチック液晶相を一意配列に積層させることに成功した。

提出了该研究主题，目的是通过在液晶块共聚物（LCBCPS）薄膜中整合官能团来开发可渗透的催化剂膜，该薄膜通过麦粒分离形成纳米糖阵列。尽管没有催化水渗透的膜的最初目的，但它确立了实际使用的基本技术，并发现了一种现象，该现象可以被视为聚合物液晶的本质，在应用时不认为这是没有想到的。为了瞄准原始目的的可渗透催化剂膜，必须建立一个过程来形成一个渗透性膜的大面积，而没有缺陷和渗透路径，而水渗透路径是由纳米机可靠定义的。此外，对于纳米固定器的高级二动式，开发在圆柱路径上任意位置的可选功能组的技术至关重要。 2）没有关于建立技术来指定构成膜内膜的任意聚合物链的坐标的报道，我们也尝试过。每个都在下面描述。 1）目的是直接施加可商购的多硫酮（PSF）多孔膜，通常称为超滤膜，孔径分布约为20至250 nm，并形成垂直圆柱体，直径为10±1 nm。通过在多孔膜上施加粘性藻酸钠（algNA）水溶液，使多孔底物平滑并屏蔽LCBCP的有机铸造溶液，我们成功地涂上了具有极高尺寸的水渗透膜的连续涂层（2 Nm Radius颗粒具有极高的选择性（2 Nm Radius颗粒是100％渗透性和4 nm -nm -4 nm -nm -4 nm -4 nm -4 nm -4 nm -4 nm -4 nm nes 97％）。 2）在多个LCBCP的混合膜中，我们指定了每个LCBCPS的深度坐标，并试图构建三维各向异性的微相微体分离结构。也就是说，当将不同LCBCP的混合薄膜在各向同性过渡温度或较高的温度下退火时，在冷却过程中，较高的各向同性过渡温度的顺序从空气界面中沉淀出液晶相，因此在独特的布置中成功地层压了异源的分解性液晶相。