レーザープロセスによるオールセルロース電子・流体デバイスの創出

使用激光加工创建全纤维素电子/流体设备

基本信息

批准号：
22KF0242
负责人：
古賀大尚
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

SDGsへの意識の高まりから、持続生産可能なデバイス開発の重要性が増している。そこで本研究では、地球上で最も豊富かつ持続生産可能なバイオマス資源であるセルロースベースのデバイス開発に取り組む。すなわち、研究代表者者が有する「セルロース基材へのCO2レーザー照射による炭化および電気特性制御技術」と研究分担者が有する「セルロース基材へのマイクロ流路設計技術」を組み合わせることにより、オールセルロースベースの持続性電子・流体デバイスの創出を目指す。2022年度は、まず、TEMPO酸化セルロース基材へのCO2レーザー照射炭化、および、得られたレーザー炭化セルロースの化学構造・電気伝導性分析を行った。CO2レーザー照射条件によって、化学構造と電気伝導性を細かく制御できることを確認した。次に、ハニカム様の異方性マイクロ流路構造を持つTEMPO酸化セルロース基材を調製し、湿気発電デバイス素子としての性能を評価した。異方性マイクロ流路構造の異方的な水蒸気輸送特性、および、TEMPO酸化セルロースの陽イオン捕捉特性を利用し、流路構造内で陽イオンと陰イオンの濃度勾配を形成させることで、電圧差が生じ、発電できることが確認できた。また、元々のTEMPO酸化セルロース基材は水に対する耐久性が低く、水蒸気に晒すと異方性マイクロ流路構造が失われたが、アルミニウムイオン架橋処理を行うことによって、この問題を解決することができた。セルロースと水蒸気を用いて発電可能な持続性電子・流体デバイスとして、さらなる研究開発に期待が持たれる。得られた研究成果については、国内学会での発表を2件（いずれも口頭発表）行った。また現在、論文執筆中である。

随着对可持续发展目标的越来越认识，可持续设备开发的重要性正在提高。因此，在这项研究中，我们将致力于基于纤维素的设备开发，这是地球上最丰富，最可持续的生物质资源。换句话说，通过将二氧化碳辐射到纤维素底物的碳化和电特性控制技术结合在一起，所有纤维素均通过“用于纤维素底物的微通道设计技术”结合在一起。在2022财年，对速度纤维素底物的二氧化碳激光照射以及获得的激光纤维素的化学结构和电导率分析，即获得的激光纤维素。已经证实，二氧化碳激光照射条件可以提供精细控制的化学结构和电导率。接下来，制备了带有蜂窝状的各向异性微通道结构的速度纤维素底物，并评估了作为水分供之能力的设备元件的性能。电压电压通过形成各向异性微通道结构的相对水蒸气传输特性的正离子捕获特性，以及在流道结构中的纤维素的阳性离子捕获特性。可以产生这种力量。此外，原始的纤维素材料对水具有较低的耐用性，当暴露于水蒸气时，浮动路径结构会丢失，但是可以通过进行铝离子桥处理来解决此问题。作为一种可持续的电子 /流体设备，可以使用纤维素和水蒸气产生动力，因此可以进一步的研发。关于获得的结果，宣布了家庭协会的两次公告（两个口头公告）。他目前正在写论文。