不均一系の膨潤における非平衡構造

膨胀异质系统中的非平衡结构

• 批准号: 19031028
• 负责人: 横山 英明
• 金额: $ 5.89万
• 依托单位: The University of Tokyo (2008)National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (2007)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19031028/
• 关键词: 超臨界; ナノ多孔化; ブロックコポリマー; 膨潤; 非平衡; 不均一系; 非平衡構造; ナノ多孔体; 超臨界二酸化炭素; 薄膜

我々はブロック共重合体のナノ相分離構造により形成される、球状ナノドメイン(場合によりそれ以外の形状)を核として利用し、二酸化炭素をそのドメイン内で発泡させることを狙って研究を行った。ブロック共重合体としては、二酸化炭素との親和性の高いフッ素含有のブロックをその一成分として導入した。二酸化炭素によるプロセスを工夫することにより、フッ素含有のブロックより構成されるナノドメイン内でのみ発泡化が起こり、直径で10-30nm程度のナノ発泡体を形成させることができる。ナノ発泡化は表面積が増大し不安定化する非平衡なプロセスであり、その過程で冷却が必要であった。ブロックコポリマーの超臨界二酸化炭素中での不均一膨潤に起因したナノ多孔体形成は、超臨界二酸化炭素中での骨格ポリマーのガラス転移による構造凍結と深く関係しているが、その測定は高圧ゆえに容易ではない。本研究では、水晶発振の共鳴周波数シフトを利用したガラス転移の検出手法を利用して、ポリスチレン(PS)およびポリメタクリレート(PMMA)のガラス転移温度の測定を行った。PSのガラス転移温度は、これまで測定されたポリスチレンの二酸化炭素中におけるガラス転移温度(30～40℃)と良く一致した。さらに、ポリメチルメタクリレートについて同様の実験を行い、これまでに知られているガラス転移温度・圧力と比較し、これまでガラス転移が認められていなかった低温・高圧領域におけるガラス転移を確認した。これがPMMA系ブロックコポリマーでのナノ多孔化の鍵となっている。

I 々 は ブ ロ ッ ク weigh fit の ナ ノ phase separation structure に よ り form さ れ る, globular ナ ノ ド メ イ ン (occasions に よ り そ れ の outside shape) を nuclear と し て using し, acidification carbon を そ の ド メ イ ン within で 発 bubble さ せ る こ と を previously っ て を line っ た. ブ ロ ッ ク weigh fit と し て は, acidification carbon と の affinity の high い フ ッ element contains の ブ ロ ッ ク を そ の と as an ingredient し て import し た. Two acidification carbon に よ る プ ロ セ ス を time す る こ と に よ り, フ ッ element contains の ブ ロ ッ ク よ り constitute さ れ る ナ ノ ド メ イ ン within で の み 発 bubble mineralization が up こ り, degree of 10-30 nm diameter で の ナ ノ を 発 bubble body formation さ せ る こ と が で き る. Youdaoplaceholder0 defoaming <s:1> surface area が increase <s:1> instability する non-equilibrium なプロセスであ そ <s:1> process で cooling が necessary であった. ブ ロ ッ ク コ ポ リ マ ー の supercritical 2 acidification in the carbon で の inhomogeneity swelling に cause し た ナ ノ porous body form は, supercritical acidification carbon で の bone ポ リ マ ー の ガ ラ ス planning move に よ る structure deep freeze と く masato is し て い る が, そ の determination は high 圧 ゆ え に easy で は な い. This study で は の resonance frequency of vibration, crystal 発 number シ フ ト を using し た ガ ラ ス planning move の 検 out technique を USES し て, ポ リ ス チ レ ン (PS) お よ び ポ リ メ タ ク リ レ ー ト (PMMA) の ガ ラ ス accurate temperature の is planning to move line を っ た. PS の ガ ラ ス planning move temperature は, こ れ ま で determination さ れ た ポ リ ス チ レ ン の two acidification carbon に お け る ガ ラ ス planning move temperature (30 ~ 40 ℃) good と く consistent し た. さ ら に, ポ リ メ チ ル メ タ ク リ レ ー ト に つ い て with others の be 験 を い, こ れ ま で に know ら れ て い る ガ ラ ス planning to move the temperature, pressure と し, こ れ ま で ガ ラ ス planning move が recognize め ら れ て い な か っ た low temperature, high 圧 field に お け る ガ ラ ス planning move を confirm し た. The <s:1> れがPMMA is a ブロッ コポリ コポリ コポリ <s:1> で で で ナノ ナノ porous <s:1> bond となって る る.

项目成果

Swelling of block copolymer in supercritical carbon dioxide

嵌段共聚物在超临界二氧化碳中的溶胀

• 发表时间: 2010
• 作者: HIDEAKI YOKOYAMA;MASATERU ITO;YASUHIRO SAKAI;KOZO ITO;HIDEAKI YOKOYAMA
• 通讯作者: HIDEAKI YOKOYAMA

Horizontally and Vertically Aligned Polymeric Nanosheets : CO2-Induced Morphological Changes of Block Copolymer Thin Films

水平和垂直排列的聚合物纳米片：二氧化碳诱导的嵌段共聚物薄膜的形态变化

• 发表时间: 2008
• 期刊: Macromolecules 41
• 作者: Yokoyama H;Li L;Dutriez C;Iwakura Y;Sugiyama K;Masunaga H;Sasaki S;Okuda H
• 通讯作者: Okuda H

斜入射小角X線散乱による高分子多孔薄膜構造解析

使用斜入射小角 X 射线散射进行多孔聚合物薄膜的结构分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 横山英明・伊藤真陽・酒井康博・伊藤耕三;東工大院理工 杉山賢次;横山英明・Dutriez Cedric・Li Lei
• 通讯作者: 横山英明・Dutriez Cedric・Li Lei

Fabrication of Nanoporous Structures in Block Copolymer Using Selective Solvent Assisted with Compressed Carbon Dioxide

• DOI: 10.1021/ma900123e
• 发表时间: 2009-04
• 期刊: Macromolecules
• 影响因子: 5.5
• 作者: Rui Zhang;Hideaki Yokoyama

Nanometer Voids Prevent Crack Growthin Polymeric Materials

纳米空隙可防止聚合物材料中的裂纹生长

• 发表时间: 2007
• 期刊: Macromolecules 40
• 作者: C.Dutriez;K.Sato;M.Kamigaito;and H.Yokoyama
• 通讯作者: and H.Yokoyama