ナノ相分離構造を有する機能性材料の構築

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(1)高イオン伝導性を示す二次元異方性フィルムの開発イオン伝導性を示すオリゴエチレンオキシド部位及び、絶縁性であり配向構造を誘起しやすい液晶性メソゲン部位を構造中に有する液晶性モノマーを設計・合成した。この材料とリチウム塩との液晶性複合体は、等方相からスメクチックA相に徐冷することにより、基板上で容易に均一な配向構造を形成する。このようにして得られた液晶性複合体の配向構造を光重合法を用いて固定化し、均一な配向構造を有する液晶性フィルムを合成した。この材料においては、イオン伝導部位とイオン絶縁部位がナノレベルで相分離した構造が巨視的なスケールまで均一に配向しているために、内部に効率よくイオンを輸送する異方的なパスが形成されている。さらに運動性の高いイオン伝導性部位を、液晶の形成するナノ相分離構造中に効率よく組織化することにより、これまでに報告されているイオン伝導性液晶材料と比較すると、約1000倍以上高いイオン伝導性を示す高分子材料の作製に成功した。(2)異方的イオン伝導性液晶化学ゲルの開発イオン伝導性部位と液晶性メソゲン部位からなる低分子量の液晶性ブロック分子とアルカリ金属塩との複合体は、液晶相温度において配向制御することにより異方的なイオン伝導性を示す。この複合体に対して、多官能モノマーを添加し、材料全体の配向制御を行った後に光重合反応を行った。これにより、低分子異方的イオン伝導性液晶を溶媒とした液晶化学ゲルの作製に成功した。得られたゲルは、低分子量液晶性複合体が形成するナノ相分離構造、及びこれらとミクロ相分離構造を形成する高分子ネットワークが効率よく組みあがった階層的相分離構造を持つことがわかった。この液晶化学ゲルは、異方的イオン伝導性、機械的安定性、動的な配向構造形成能を併せ持つ、非常に高性能・高機能の新規液晶性複合材料となった。