過酷環境で使用できるタフネスと自己修復性を両立した高分子イオン液体ゲル材料の開発｜国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）

高分子イオン液体ゲル材料にタフネスと自己修復性を付与し、長寿命化を実現

ソフトアクチュエータに代表されるフレキシブル電子デバイスの素子として、優れたイオン伝導性や不揮発性を有するイオンゲルが注目されています。イオンゲルは高分子の三次元架橋ネットワークにイオン液体を含むソフトマテリアル材料です。その実用化には、長期間劣化せず、繰り返しの変形に耐えうる「タフネス」や多少の傷なら自然に修復される「自己修復性」が求められます。しかし、基本的に両者の間にはトレードオフの関係があり、それらを両立して機能発現することは困難です。また、多くのイオンゲルは、親水性高分子骨格を多く含むネットワークであるため、イオン液体自体が疎水性であっても、時間経過とともに吸湿して機能低下をもたらすことが問題となっています。

本研究では、イオンゲル骨格として、ナノ材料と高分子イオン液体を複合したダブルネットワーク構造に着目し、ネットワーク構造に立脚した材料設計により、「タフネス」「自己修復性」「高イオン伝導性」「撥水性」などの有用な物性を広範な温度域で発現する新奇イオンゲルを開発します。

高分子イオン液体材料のさらなる高機能化を目指した成形加工技術の開発

イオン液体は、常温で液体かつ不揮発性を有するため、古くから有機合成用の溶剤や電池の電解質として使用されてきました。しかし、どんな温度域でも液体状態であるために材料としては扱いにくいことが多々あります。一方で、イオンゲルはイオン液体を高分子架橋体に含浸した固体状のソフトマテリアル材料ですが、様々な用途に応用することを考えると、イオンゲルを薄膜フィルムや微粒子状に成形加工する技術の構築が必要となります。

　本研究で開発する新奇イオンゲルはナノ材料を分散した前駆体液を重合するという極めてシンプルなプロセスで調製できるため、成形加工性にも優れています。例えば、スピンコート法を用いることで薄膜化や当研究室独自のマイクロ化学プロセスを用いたマイクロカプセル調製も適用可能です。本研究では、イオンゲルを薄膜状、微粒子状に成形加工する技術を確立し、それら成形加工されたイオンゲル材料の機能評価にも取り組みます。