Studies on tough inorganic/organic hybrid network gels containing ionic liquids

含离子液体的坚韧无机/有机杂化网络凝胶的研究

• 批准号: 19J11528
• 负责人: 安井 知己
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Hokkaido University (2020)Kobe University (2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J11528/
• 关键词: 高強度ゲル; イオン液体; シリカ粒子; オリゴマー電解質; 超分子フィルム; エネルギー散逸; ダブルネットワークゲル; ゲル; ダブルネットワーク; 無機／有機ハイブリッド; 吸着; 小角X線散乱

本年度は、ナノコンポジット（NC）イオンゲルのネットワーク構造観察を行い、高強度発現機構について考察した。透過型電子顕微鏡（TEM）による構造観察の結果、NCイオンゲル中では、ダブルネットワーク（DN）イオンゲルとは全く異なり、粒子内部に低電子密度領域を有するシリカ二次粒子が高度に分散していることが分かった。NCイオンゲルの調製ではポリジメチルアクリルアミド（PDMAAm）ネットワークの存在下でシリカ粒子が形成されるため、粒子の成長過程でPDMAAm鎖を取り込んだシリカ二次粒子が形成されていると推測した。よって、粒子内部の低電子密度領域はPDMAAmの存在を示しており、PDMAAm鎖が貫通したシリカ二次粒子が形成されていると考えた。NCイオンゲルは高ひずみ側で急激に応力が増大する特徴的な応力-ひずみ曲線を示す。PDMAAm鎖を取り込んだシリカ二次粒子はPDMAAmネットワークの可動架橋点として機能すると考えられる。そのため、高ひずみ領域でPDMAAm鎖が高度に延伸され、その伸びきり効果によって応力が急激に増大したことで高い機械的強度を示したと考えられる。さらに、課題の実施によって得た知見を基に、2つの高強度ハイドロゲルを開発した。1つ目はオリゴマー電解質から構成される超分子フィルムネットワークを有する高強度ゲルである。当該ゲルは超分子フィルムから構成される物理架橋ネットワークの破壊に伴うエネルギー散逸機構によって優れた機械的強度を示した。さらに、当該ゲルは物理架橋ネットワークを有するにも関わらず、動的な機械的特性だけでなく静的な機械的特性を併せ持つことを見出した。2つ目はワンステップかつ高速で調製可能なDNゲルである。DNゲルの2つのネットワークを温和な条件で同時かつ独立に形成できる設計にすることで、今まで成し遂げられていなかったDNゲルのワンステップ高速調製を達成した。

This year は, ナ ノ コ ン ポ ジ ッ ト (NC) イ オ ン ゲ ル の ネ ッ ト ワ ー ク tectonic line 観 examine を い, high-strength 発 institutions now に つ い て investigation し た. Through electronic 顕 micro mirror (TEM) に よ る tectonic 観 の results, NC イ オ ン ゲ ル in で は, ダ ブ ル ネ ッ ト ワ ー ク (DN) イ オ ン ゲ ル と は く all different な り を internal に low electron density, particle field have す る シ リ カ が highly に secondary particles dispersed し て い る こ と が points か っ た. NC イ オ ン ゲ ル の modulation で は ポ リ ジ メ チ ル ア ク リ ル ア ミ ド (PDMAAm) ネ ッ ト ワ ー ク の presence で シ リ が カ particles formed さ れ る た め, particle の grow で PDMAAm lock を take り 込 ん だ シ リ カ formation さ secondary particles が れ て い る と speculation し た. よ っ て internal の low electron density, particle field は PDMAAm の is を shown し て お り and PDMAAm lock が し た シ リ カ formation さ secondary particles が れ て い る と exam え た. NC イ オ ン ゲ ル は high ひ ず み side で nasty shock に 応 が raised potent す る of 徴 な 応 force - ひ ず み curve を す. PDMAAm lock を take り 込 ん だ シ リ カ secondary particles は PDMAAm ネ ッ ト ワ ー ク の movable bridging point と し て function す る と exam え ら れ る. そ の た め, high ひ ず み field で PDMAAm lock が highly に extension さ れ, そ の stretch び き り unseen fruit に よ っ て 応 が nasty shock に raised potent し た こ と で high い mechanical strength を shown し た と exam え ら れ る. の さ ら に, subject be applied に よ っ て た informed see を に, 2 つ の high-strength ハ イ ド ロ ゲ ル を open 発 し た. 1 つ は オ リ ゴ マ ー electrolyte か ら constitute さ れ る supramolecular フ ィ ル ム ネ ッ ト ワ ー ク を have す る high-strength ゲ ル で あ る. When the ゲ ル は supramolecular フ ィ ル ム か ら constitute さ れ る physical bridging ネ ッ ト ワ ー ク の broken 壊 に with う エ ネ ル ギ ー dissipative institutions に よ っ て optimal れ を た mechanical strength in し た. さ ら に, when the ゲ ル は physical bridging ネ ッ ト ワ ー ク を have す る に も masato わ ら ず, dynamic な mechanical properties だ け で な く な mechanical properties of static を and せ つ こ と を shows し た. High-speed で modulation may なDNゲ である である である. DN ゲ ル の 2 つ の ネ ッ ト ワ ー ク を moderate で な conditions at the same time か つ independent に form で き る design に す る こ と で, today ま で into し hence げ ら れ て い な か っ た DN ゲ ル の ワ ン ス テ ッ プ high-speed modulation を reached し た.

项目成果

神戸大学大学院工学研究科応用化学専攻 膜工学グループ Publications

神户大学大学院工学研究科、应用化学系、膜工程组出版物

選択的に作製できる3種類の高強度無機／有機ハイブリッドネットワークイオンゲル

可选择性制备三种高强度无机/有机杂化网络离子凝胶

• 发表时间: 2019
• 作者: 安井知己;神尾英治;松山秀人
• 通讯作者: 松山秀人

神戸大学大学院工学研究科応用化学専攻 膜工学グループ HP

神户大学大学院工学研究科应用化学系膜工程组 HP

ジェミニ型イオン液体を水素結合性架橋剤とする無機／有機ダブルネットワークイオンゲル

以双子离子液体为氢键交联剂的无机/有机双网络离子凝胶

• 发表时间: 2019
• 作者: 安井知己;神尾英治;松山秀人
• 通讯作者: 松山秀人

無機／有機ダブルネットワークイオンゲルの高強度発現機構の解明

无机/有机双网络离子凝胶高强度机理的阐明

• 发表时间: 2019
• 作者: 安井知己;星野大樹;藤波想;神尾英治;松山秀人
• 通讯作者: 松山秀人