半導体性エラストマーの創成

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本研究は伸縮性半導体素子の実現に資する、伸縮性半導体高分子（半導体性エラストマー）を創成するものである。具体的には、半導体高分子をハードセグメントとするブロックポリマーを開発した。ブロックポリマーの形態として、①直鎖状トリブロックポリマー構造と②側鎖エラストマー型グラフトポリマー構造を検討した。①に関しては、ポリ（3-ヘキシルチオフェン）（P3HT）をハードセグメント、ポリイソブテン(PIB)をソフトセグメントとするポリマーを合成した。得られたポリマー薄膜はPIB中にP3HTナノフィブリルが分散したミクロ相分離構造を有していた。また、P3HT相はP3HT単膜と同等の結晶化度と結晶構造を有していることを明らかにした。その結果、ポリマー薄膜は薄膜トランジスタ素子においてP3HT単膜に匹敵する正孔移動度を示した。さらに、引張試験において300％以上伸張しても破断せず、引張弾性率もP3HT単膜に比べて1/1000程度であった。これらより、半導体性エラストマー化に成功したと言える。②では、構造制御が困難な一般的半導体高分子に対してエラストマー化を図るものである。グラフト側鎖として、ポリ（δ－デカカプロラクトン）－b－ポリ（L-乳酸）(PδDL-b-PLLA)を用い、主鎖にジケトピロロピロールポリマーPDPPTを採用した。得られたポリマーは目的構造を有していたが、薄膜においてPDPPTとPδDL-b-PLLA間の相分離が確認され、PδDLとPLLAの間の相分離は確認できなかった。すなわちPLLA結晶相が形成されず、ポリマー間の物理架橋点が形成されなかった。そのため、得られたポリマー薄膜は50%以上の伸張にも耐えられたが、復元力を示さず、エラストマーとならなかった。PLLA相の体積分率を増やすことで解決できると考察された。