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複合材料とその製造方法 コモンズ

国内特許コード P160012892
整理番号 NU-645
掲載日 2016年4月1日
出願番号 特願2016-011776
公開番号 特開2017-132837
出願日 平成28年1月25日(2016.1.25)
公開日 平成29年8月3日(2017.8.3)
発明者
  • 小山 剛史
  • 佐々木 淳
  • 岸田 英夫
  • 吉田 幸大
  • 齋藤 軍治
出願人
  • 国立大学法人名古屋大学
  • 学校法人 名城大学
発明の名称 複合材料とその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】カーボンナノチューブにチオフェン重合体が内包されるとともに、所望のハロゲンイオンがドープされてなる新規な複合材料を提供することである。
【解決手段】ここで開示される複合材料は、チオフェン骨格を有するチオフェン重合体と、ハロゲンと、これらを内部に収容するカーボンナノチューブと、を含む。この複合材料は、末端がハロゲンで終端されたハロゲン化オリゴチオフェンを用意すること;少なくとも一部が開環されたカーボンナノチューブを用意すること;カーボンナノチューブの内部にハロゲン化オリゴチオフェンを導入すること;および、ハロゲン化オリゴチオフェンをカーボンナノチューブの内部で熱重合させ、チオフェン重合体を作製すること;により製造することができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


芳香環や多重結合を有するπ共役系化合物は、様々な有機機能材料として幅広く用いられている。とくに、硫黄原子を含む5員環のヘテロ芳香族化合物であるチオフェンが複数個連なったオリゴチオフェン、ポリチオフェンは、有機導電性材料、有機半導体材料等として広く応用が期待されている。



導電性高分子を合成する方法としては、一般的に、π共役系分子を電解重合、触媒を用いた化学重合および熱重合等で重合させる手法が知られている。これらのうち、熱重合は、電解液や触媒を必要としないため、比較的低コストで原料の無駄を抑えることができるという利点がある。また熱重合に際しては、適度に高い高温で重合を行うことで反応速度を高めることが可能となる。しかしながら、導電性高分子をナノスケールで製造する場合、高温環境では分子運動が活発化してπ共役系分子が二次元あるいは三次元的に熱重合してしまう。そのため、導電経路となるπ共役領域の拡張が抑制され、導電性の高い導電性高分子を得ることは困難となっていた。そこで、ナノスケールの円筒状物質を一次元テンプレートとして用い、このテンプレートにπ共役系分子を内包して、テンプレートの内部でπ共役系分子を重合させる方法が提案されている(例えば、非特許文献1)。

産業上の利用分野


本発明は、複合材料に関する。より詳細には、カーボンナノチューブにチオフェン重合体が内包されている複合材料と、その製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
チオフェン骨格を有するチオフェン重合体と、
ハロゲンと、
前記チオフェン重合体および前記ハロゲンを内部に収容する、少なくとも一部が開環されたカーボンナノチューブと、
を含む、複合材料。

【請求項2】
前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブである、請求項1に記載の複合材料。

【請求項3】
前記カーボンナノチューブの内径は、0.9nm以上3nm以下である、請求項1または2に記載の複合材料。

【請求項4】
前記チオフェン重合体は、下記一般式:
【化1】


(ただし、式中、R及びRは、それぞれ独立の水素原子、ハロゲン原子又は有機官能基であり、nは4以上の整数である。);
で表される構造を含む化合物またはその誘導体を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の複合材料。

【請求項5】
前記ハロゲンは、3つ以上のハロゲンを含むポリハロゲンイオンである、請求項1~4のいずれか1項に記載の複合材料。

【請求項6】
複数の前記カーボンナノチューブが膜状に集合されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の複合材料。

【請求項7】
請求項1~6のいずれか1項に記載の複合材料を含む、光吸収材料。

【請求項8】
請求項1~6のいずれか1項に記載の複合材料を含む、電子素子。

【請求項9】
末端がハロゲンで終端されたハロゲン化オリゴチオフェンを用意すること;
少なくとも一部が開環されたカーボンナノチューブを用意すること;
前記カーボンナノチューブの内部に前記ハロゲン化オリゴチオフェンを導入すること;および、
前記ハロゲン化オリゴチオフェンを前記カーボンナノチューブの内部で熱重合させ、チオフェン重合体を作製すること;
を含む、複合材料の製造方法。

【請求項10】
前記カーボンナノチューブの内径は、0.9nm以上3nm以下である、請求項9に記載の複合材料の製造方法。

【請求項11】
前記ハロゲン化オリゴチオフェンは、末端がハロゲンで終端されたビチオフェン、ターチオフェン、クォーターチオフェン又はそれらの誘導体である、請求項9または10に記載の複合材料の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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