イオン液体とコロイド微粒子を用いた機能材料の創製

使用离子液体和胶体颗粒创建功能材料

• 批准号: 08J02437
• 负责人: 上野 和英
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J02437/
• 关键词: イオン液体; コロイド; ゲル; 構造色; 固体電解質; レオロジー

本研究では、新規イオン液体-コロイド粒子ハイブリッドを光学素子、電解質という二種類の機能性材料として展開し、各分野の発展に貢献する材料開発と設計指針の提案を目的としてきた。機能性光学素子としては、これまで困難であった角度依存性の無い構造色材料をイオン液体中で形成されるコロイドガラスを応用することで容易に作製することに成功した。更に角度依存性の無い光学特性について、そのメカニズムの詳細を反射・透過スペクトルなどの光学的測定、及びイオン液体中におけるその場TEM観察とそのTEM画像の二次元フーリエ変換を用いた粒子配列構造の解析を行い、コロイド粒子の配列構造と特異な光学特性との相関性を明らかにした。また、分散コロイドとして温度応答性コロイド粒子を用いる事で、温度によって着色・消色を制御することを可能とした。機能性電解質としては、少量のシリカナノ粒子を添加することでイオン液体を擬固体化できることを見出した。この固体電解質は液体状態と同等の非常に高いイオン伝導性を示し、更に擬塑性流体的な流動特性を示すことが分かった。これらの結果はイオン液体電解質の簡便な固体化と高イオン伝導の両立だけでなく、印刷技術を用いた各種電池作製が可能である点から非常に重要な結果である。更に、イオン液体-コロイド分散系のレオロジー測定を系統的に行った結果から、それぞれ異なるイオン液体中で特異的なレオロジー応答(shear thinning, shear thickening)が得られることを見出した。また、表面力測定および共振ずり測定によりイオン液体-シリカ表面におけるイオン液体分子のレイヤー構造形成とナノ空間中での粘性増大(10～1000倍程度)を明らかにした。以上の結果より、本研究を通して研究課題であった機能材料の創製のみならず、イオン液体-コロイド界面の基礎的知見も得ることが出来た。

这项研究旨在开发新的离子液体胶体颗粒杂种作为两种类型的功能材料：光学元素和电解质，并提出材料开发和设计指南，这些指南将有助于每个领域的发展。作为功​​能性光学元件，可以通过施加在离子液体中形成的胶体玻璃来轻松制造不取决于角度的结构色素。此外，通过光学测量（例如反射和传输光谱）进行了非依赖角度依赖性的光学性能的机理，以及使用原位观察到离子液体中的粒子布置结构的分析，以及TEM图像的二维傅立叶变换，从而揭示了胶体粒子和唯一的光学粒子和唯一的光学粒子和唯一的光学粒子结构之间的相关性。此外，通过将温度响应性胶体颗粒作为分散胶体，可以根据温度来控制着色和脱色。已经发现，可以通过添加少量二氧化硅纳米颗粒来准确化功能电解质。发现该固体电解质具有很高的离子电导率，与液态相当，并且表现出伪塑性流体流量。这些结果极为重要，因为不仅可以简单地固化离子液体电解质和高离子电导率，而且还可以使用印刷技术来用于制造各种类型的电池。此外，已经发现，在不同离子液体中可以获得特定的流变响应（剪切稀薄，剪切增厚）的系统进行流变学测量结果。此外，表面力的测量和共振剪切测量结果揭示了离子液体 - 硅硅层上离子液体分子的层结构的形成，以及纳米空间中粘度的增加（约10至1000次）。从以上结果来看，不仅通过这项研究研究了功能材料，而且还获得了有关离子液体胶体界面的基本知识。

项目成果

イオン液体中におけるコロイド安定性

离子液体中的胶体稳定性

• 发表时间: 2008
• 作者: M. Watanabe;K. Ueki;Masayoshi Watanabe;小久保尚;安田友洋;上木岳士;李承烈;稲葉彩;今泉暁;沖村有紀子;田村咲季;古屋光教;望月まゆ;青木大祐;新妻和幸;山口鮎子;佐野裕大;小川篤;吉田和生;Tomohiro Yasuda;Kaoru Dokko;Masayoshi Watanabe;Kazuhide Ueno;Masayoshi Watanabe;Masayoshi Watanabe;Masayoshi Watanabe;Kazuhide Ueno;Satoru Imaizumi;上野和英
• 通讯作者: 上野和英

化学レビュー15材料化学-イオン液体の魅力的な特性

化学评论 15 材料化学 - 离子液体的有吸引力的特性

• 发表时间: 2009
• 期刊: 化学 64
• 作者: 上野和英;渡邉正義
• 通讯作者: 渡邉正義

Silica Colloidal Suspensions in Ionic Liquids : Colloidal Stability and Fabrication of Ion Gels on the basis of Colloidal Self-Assembly In "ACS Symposium Series", Edited by Kenneth R. Seddon

离子液体中的二氧化硅胶体悬浮液：胶体稳定性和基于胶体自组装的离子凝胶的制造在“ACS 研讨会系列”中，由 Kenneth R. Seddon 编辑

• 发表时间: 2009
• 作者: K. Ueno;M. Watanabe
• 通讯作者: M. Watanabe

高分子修飾コロイド微粒子の自己集合を利用したイオンゲルの創製と特性

利用聚合物改性胶体颗粒自组装的离子凝胶的制备和性能

• 发表时间: 2008
• 作者: M. Watanabe;K. Ueki;Masayoshi Watanabe;小久保尚;安田友洋;上木岳士;李承烈;稲葉彩;今泉暁;沖村有紀子;田村咲季;古屋光教;望月まゆ;青木大祐;新妻和幸;山口鮎子;佐野裕大;小川篤;吉田和生;Tomohiro Yasuda;Kaoru Dokko;Masayoshi Watanabe;Kazuhide Ueno;Masayoshi Watanabe;Masayoshi Watanabe;Masayoshi Watanabe;Kazuhide Ueno;Satoru Imaizumi;上野和英;上野和英;上野和英
• 通讯作者: 上野和英

Colloidal Interaction in Ionic Liquids : Effects of Ionic Structure and Surface Chemistry on Rheology of Silica Colloidal Dispersions

离子液体中的胶体相互作用：离子结构和表面化学对二氧化硅胶体分散体流变学的影响

• 发表时间: 2009
• 期刊: Langmuir 25(2)
• 作者: K. Ueno;S. Imaizumi;K. Hata;M. Watanabe
• 通讯作者: M. Watanabe