高分子電解質の結晶化によって誘起される高強度化メカニズムの解明

阐明聚合物电解质结晶引起的高强度机制

• 批准号: 21K14679
• 负责人: 橋本 慧
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Gifu University (2022)The University of Tokyo (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14679/
• 关键词: 高強度高分子電解質; 伸長誘起結晶化; スライドリング効果; 均一網目; イオンゲル; 電解質; 強靭化; 均一網目効果; 過渡的架橋点

本研究では、ウェアラブルデバイスへの適用を目指した強靭かつ延伸可能な高分子電解質材料の開発を目的としている。前年度は一部計画を変更し、高分子鎖上をスライド可能な動的な架橋点を有するスライドリング(SR)網目とLi塩からなる強靭な電解質を開発した。この材料に対し研究を進め、論文作成（投稿中）を行った。X線散乱・AFM等の構造解析手法と物性評価の組み合わせにより、以下が明らかとなった。(1)延伸した際に高分子鎖が配向し結晶化する伸長誘起結晶化が起こり、亀裂進展への耐性を生ずることが優れた破断エネルギー(>100 MJ/m3)に繋がっている。(2)架橋点として用いた鎖上を移動可能なシクロデキストリンが電解質中で相分離し、硬い連続相のドメインを形成しており、それが高いヤング率(>10 MPa)に寄与している。これらの機械特性はウェアラブルデバイスの外装として用いられる一般的なエラストマーよりも優れており、ここまで高い破断エネルギー、ヤング率を両立し、イオン伝導率も高い高分子固体電解質はこれまでに報告されておらず、本検討が初めての報告となる。加えて、溶媒を変え、Li塩よりも溶媒和力が弱いイオン液体を用いてSRイオンゲルを作製した。SRイオンゲルにおいても伸長誘起結晶化が観測され、高い破断エネルギーを示した。現在、中性子散乱を中心としてその構造解析を進めている。また、当初の目的であった、4分岐均一高分子網目の伸長誘起結晶を利用した強靭化にも進展があった。(1)分岐間の分子量(2)高分子の濃度の両者を一定以上にすることで、4分岐の高分子網目を使っても高分子鎖が十分に配向し、伸長誘起結晶を形成することが分かった。以前報告した伸長誘起結晶を形成しない4分岐網目の高分子電解質よりも遥かに高い破断延伸倍率と破断応力を示すことが明らかになりつつある。

The purpose of this study is to explore the application of polymer electrolyte materials in the field of strength and elongation. In the past year, a part of the project was changed, and the polymer was locked up, and the bridge point that could be moved was opened up. This material is in progress, paper preparation (submission) is in progress. X-ray scattering, AFM and other structural analysis methods, physical property evaluation and composition, the following are clear. (1)During elongation, polymer orientation and crystallization are induced by elongation. Crystallization initiation, crack progression and resistance are induced by elongation and crack initiation (>100 MJ/m3). (2)The bridging point may be shifted to the upper part of the electrolyte, and the phase separation and formation of the hard and continuous phases in the electrolyte may be caused by high phase separation rate (>10 MPa). The mechanical properties of the polymer solid electrolyte are described in detail below. The polymer solid electrolyte has a high conductivity and a high conductivity. Add solvent, solvent and force, add solvent and force. The crystal structure is formed by the crystallization of the crystal. Now, in the middle of the sub-scattered center, the structural analysis is carried out. The purpose of this paper is to make use of the elongation induced crystallization of the homogeneous polymer mesh. (1)The molecular weight between the branches (2) The concentration of the polymer is above a certain level. The molecular weight of the polymer is above a certain level. The molecular It has been previously reported that the elongation induced crystallization of polymer electrolytes with 4-branched meshes is high in breaking elongation ratio and breaking force.

项目成果

高い強靭性を有する高分子固体電解質

高韧性聚合物固体电解质

• 发表时间: 2023

中性子・X線散乱を用いた高強度環動イオンゲルの延伸中における構造解析

使用中子/X 射线散射对拉伸过程中高强度环动离子凝胶进行结构分析

• 发表时间: 2023
• 作者: 橋本 慧

スライドリング網目と不揮発性溶媒からなるゲルの力学特性

滑环网络与不挥发溶剂组成的凝胶的力学性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 橋本 慧;塩飽 透;横山 英明;伊藤 耕三;眞弓 皓一
• 通讯作者: 眞弓 皓一

スライドリング網目を有する高分子固体電解質のナノオーダー構造

滑环网络固体聚合物电解质的纳米级结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 橋本 慧;塩飽 透;横山 英明;伊藤 耕三;眞弓 皓一
• 通讯作者: 眞弓 皓一