高密度環境プラズマが拓く二次元ヘテロ構造材料の新展開

高密度环境等离子体开发二维异质结构材料新进展

• 批准号: 21J13463
• 负责人: 井上 健一
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13463/
• 关键词: 液中プラズマプロセス; 六方晶窒化ホウ素; 表面改質; 有機／無機複合材料

本研究課題では有機／無機複合材料で用いられる機能性フィラーについて、その表面に異種層を形成することで優れた分散性と新たな機能性を発現させるハイブリッドナノフィラーを着想し、液中プラズマプロセスを用いたその合成・実現を目的とした。実験では、熱伝導性フィラーである六方晶窒化ホウ素(hBN)粒子を対象とし、ヒドロキノン水溶液中プラズマ処理による表面アモルファスカーボン層の形成とそれによる粒子表面特性の改善を試みた。形成したカーボン層はその表面電位によってhBN粒子の分散性を改善させるだけでなく、カーボン層を介したイソシアネート基等の官能基の修飾も可能にすることが昨年度までの研究で明らかになった。最終年度である本年度は、作製されたアモルファスカーボン層を有するhBN粒子についての分析結果を論文としてまとめるとともに、本研究で見出されたこのハイブリッドナノフィラーとポリロタキサンを結合させて作製する架橋フィラーコンポジットの創出にも取り組んだ。架橋フィラーコンポジットはhBN由来の熱伝導性を維持しつつ、表面修飾官能基が強固なフィラー／ポリマー間相互作用をもたらすため、併せてポリマー間架橋密度を調整することで強靭・柔軟なコンポジットを開発することができ、論文として発表も行った。またhBN粒子表面のアモルファスカーボン層がもたらす表面電荷密度と分散メカニズムへの影響について表面電位から考察し、国際シンポジウム(日本MRS学会)にて発表し奨励賞も受賞した。以上のように、本研究課題が目標としたハイブリッドナノフィラーの実証について、液中プラズマを用いてカーボン層修飾hBNを作製することで実現し、高い機能性を持つ新規複合材料の開発まで実施することができた。

This research topic で は organic/inorganic composites で い ら れ る functional フ ィ ラ ー に つ い て, そ の を に heterogeneous layer formation on the surface of す る こ と で optimal れ た dispersion と new た な functional を 発 now さ せ る ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ フ ィ ラ ー think を し, liquid in プ ラ ズ マ プ ロ セ ス を with い た そ の synthesis, be presently を purpose と し た. Be 験 で は, hot 伝 conductivity フ ィ ラ ー で あ る hexagonal smothering the ホ を ウ element (hBN) particles like と seaborne し, ヒ ド ロ キ ノ ン in aqueous solution, プ ラ ズ マ 処 Richard に よ る surface ア モ ル フ ァ ス カ ー ボ の ン layer formed と そ れ に よ る particle surface features の improve を try み た. Layer formed し た カ ー ボ ン は そ の surface potential に よ っ て の hBN particle dispersion を improve さ せ る だ け で な く, カ ー ボ ン を dielectric layer し た イ ソ シ ア ネ ー ト base etc. の functionality の may modify も に す る こ と が yesterday annual ま で の research で Ming ら か に な っ た. Final year で あ る は this year, as さ れ た ア モ ル フ ァ ス カ ー ボ ン を have す る hBN particle に つ い て の analysis results を paper と し て ま と め る と と も に, this study で see さ れ た こ の ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ フ ィ ラ ー と ポ リ ロ タ キ サ ン を combining さ せ て cropping す る bridging フ ィ ラ ー コ ン ポ ジ ッ ト の hit に も taking Youdaoplaceholder0 group んだ. Bridging フ ィ ラ ー コ ン ポ ジ ッ ト は hBN origin の hot 伝 conductivity を maintain し つ つ, surface modification of functionality が strong な フ ィ ラ ー / ポ リ マ ー interaction between を も た ら す た め and せ て ポ リ マ ー を bridge between density adjustment す る こ と で strong 靭, soft な コ ン ポ ジ ッ ト を open 発 す る こ と が で き, paper と し て 発 table line も っ た. ま た hBN particle surface の ア モ ル フ ァ ス カ ー ボ ン layer が も た ら す surface charge density of scattered と メ カ ニ ズ ム へ の influence に つ い て surface potential か ら し, international シ ン ポ ジ ウ ム MRS society (Japan) に て 発 table し incentive reward も who し た. Above の よ う に, this research topic が target と し た ハ イ ブ リ ッ ド ナ ノ フ ィ ラ ー の card be に つ い て, liquid in プ ラ ズ マ を with い て カ ー ボ ン modified hBN を cropping す る こ と で be し now, high い functional を hold つ new rules composites の open 発 ま で す be applied る こ と が で き た.

项目成果

Carbon Layer Formation on Boron Nitride via a Plasma in Hydroquinone Solution

通过对苯二酚溶液中的等离子体在氮化硼上形成碳层

• 发表时间: 2022
• 作者: Inoue Kenichi;Sakakibara Noritaka;Goto Taku;Ito Tsuyohito;Shimizu Yoshiki;Ishikawa Kenji;Hori Masaru;and Terashima Kazuo
• 通讯作者: and Terashima Kazuo

Boron nitride with high zeta potential via plasma processing in solution for preparation of polyrotaxane composite

溶液中等离子体处理高zeta电位氮化硼制备聚轮烷复合材料

• DOI: 10.1088/1361-6463/ac15d1
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Physics D: Applied Physics
• 作者: Inoue Kenichi;Goto Taku;Ito Tsuyohito;Shimizu Yoshiki;Hakuta Yukiya;Ito Kohzo;Terashima Kazuo
• 通讯作者: Terashima Kazuo

液中プラズマによるダングリングボンド形成を通じた六方晶窒化ホウ素への官能基修飾

液体等离子体通过悬挂键形成六方氮化硼的官能团改性

• 发表时间: 2023
• 作者: 井上 健一，高木 直人;伊藤 剛仁;清水 禎樹;石川 健治;堀 勝;寺嶋 和夫
• 通讯作者: 寺嶋 和夫

Boron Nitride Modified via Plasma Processing in Hydroquinone Solution for Preparation of Polyrotaxane Composite

对苯二酚溶液中等离子体处理氮化硼制备聚轮烷复合材料

• 发表时间: 2021
• 作者: Inoue Kenichi;Goto Taku;Ito Tsuyohito;Shimizu Yoshiki;Hakuta Yukiya;Ito Kohzo;and Terashima Kazuo
• 通讯作者: and Terashima Kazuo

Carbon Layer Formation on Hexagonal Boron Nitride by Plasma Processing in Hydroquinone Aqueous Solution

• DOI: 10.1021/acsami.2c15951
• 发表时间: 2022-11-17
• 期刊: ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES
• 影响因子: 9.5
• 作者: Inoue, Kenichi;Sakakibara, Noritaka;Terashima, Kazuo
• 通讯作者: Terashima, Kazuo