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Multiple Integration of Soft Polarized Structures for Development of Photo- and Electric Field-Functional Polymers

软偏振结构的多重集成用于光场和电场功能聚合物的开发

基本信息

批准号：
22K18335
负责人：
小柳津研一
金额：
$ 16.47万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2027-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18335/
关键词：
分極多重集積透明ポリマー屈折率光学・誘電特性

项目摘要

本研究は，「屈折率が2を超える高屈折率かつ透明な有機材料は存在するか？」といった命題に対し，「芳香族系高分子の結晶性や密度を決める分子間相互作用の制御により，無定型かつ高密度なバルク構造を形成する」ことを方法論として展開し，まったく斬新な高屈折率透明樹脂の一群を創出しようとしている。本年度は，この方針に沿って，分極性の（すなわちソフトな）芳香環π電子と硫黄2p電子の密度高い集積構造を「ソフト分極場」と捉え，光学特性に加え誘電性等の電場応答性を制御する方法論として展開した。これにより，超高屈折率材料を具体化するための手がかりを明確にした。以下に具体的に述べる。(1) 分子設計の明確化：類例ない超高屈折率・耐熱性・透明性 (完全非晶質) を有し，有機高分子における経験的限界として知られている屈折率とアッベ数の相関を突破した新規樹脂群を創製するため，代表者らのオリジナル物質である芳香族ジスルフィドの酸化重合により得られる一連のポリ(フェニレンスルフィド) (PPS) 誘導体にまずは着目し，多様な置換基導入によって分子鎖間相互作用力の制御が可能で，強い凝集力を示しながらも完全非晶質化し，従前の無置換PPSとは全く異なる非晶質な物性を発現することを多くの誘導体について明確にした。(2) 非晶質化の方法論の確立：フェニレンスルフィドポリマーのベンゼン環3,5-位のメチル基が完全非晶質かつ高耐熱性をもたらすことを幅広い誘導体や共重合体について明らかにし，高い可視光透明性，高い硫黄含量に基づく高屈折率，高アッベ数，超低誘電損失など，PPS鎖本来の特徴として期待されながら実証例の無かった斬新な物性を引き出した。これらの特性は，芳香環と硫黄原子の分極性高いソフトな性質が，高分子主鎖に沿って無定形状態で多重集積した場の効果として一般化できる可能性を明らかにした。

This study argues that "refractive index is 2, refractive index is high, refractive index is transparent, organic materials are not present." In response to the proposition,"Control of intermolecular interactions in the determination of crystallinity and density of aromatic polymers, formation of amorphous high-density structures", methodology was developed to create a new group of transparent resins with high refractive index. This year, the policy is to develop methods for controlling the polarization of π electrons and sulfur 2p electrons in aromatic rings, and to detect the polarization of electron and sulfur 2p electrons in optical properties. This is a very high refractive index material. The following is a detailed description. (1)Clarification of molecular design: For example, ultra-high refractive index, heat resistance and transparency (completely amorphous) are the limits of organic polymers. Representative: Aromatic group, aromatic group, acid group (PPS) inducers are characterized by the possibility of controlling the interaction force between molecular locks due to the introduction of multiple substitutional groups, and by the strong aggregation force, which indicates that they are completely amorphous. (2)Establishment of methodology for amorphization: The 3,5-position PPS base is completely amorphous, high in heat resistance, high in visible light transparency, high in sulfur content, high in refractive index, high in dielectric constant, and ultra-low in dielectric loss. The PPS lock has original characteristics and is expected to be completely amorphous. The properties of sulfur atoms in aromatic rings are highly polarized, and the possibility of generalizing the effect of multiple accumulation fields along amorphous state in polymers is clear.