Research Abstract
急速凍結法によるメソ多孔性の高分子ナノファイバーネットワークの製造
メソ多孔性高分子材料は高性能の分離材料の優れた候補だが、低コストでの製造は難しい。本稿で著者らは、凍結させた一般的な高分子の溶液からナノ多孔性ネットワークを製造するミクロ相分離技術を報告した。
Flash freezing route to mesoporous polymer nanofibre networks
2013年10月22日 Nature Communications 4 : 2653 doi: 10.1038/ncomms3653
環境保全技術に応用できる高性能の分離材料へのニーズが世界的に高まっている。これまでにも様々なメソ多孔性の高分子材料が開発されているが、経済的に利用可能な低コストの材料から耐久性のある分離材料を量産することは、依然として困難であった。今回我々は、急速凍結させた高分子溶液のミクロ相分離を利用して、汎用高分子のナノファイバーによる緻密なネットワーク構造体を形成することに成功した。この高分子メソ多孔体では、300 m2g-1を超える大きな自由表面積と1.9 nmという小さな細孔半径を実現できる。また、大量の二酸化炭素を瞬時に吸脱着し、細孔の内部に有機蒸気を凝縮することもできる。200℃以上の高いガラス転移温度を持つ「エンジニアリングプラスチック」から得られたメソ多孔体は、水溶液中のオイル成分の吸着において、著しく大きな温度依存性を示す。
佐光 貞樹1, Rui Zhang1*, Xinsheng Peng1**, Mohan Raj Krishnan1, 藤井 義久1 & 一ノ瀬 泉1,2
- 独立行政法人 物質・材料研究機構 高分子材料ユニット
- 独立行政法人 科学技術振興機構
*現所属先 華東理工大学（中国）
**現所属先 浙江大学（中国）
There are increasing requirements worldwide for advanced separation materials with applications in environmental protection processes. Various mesoporous polymeric materials have been developed and they are considered as potential candidates. It is still challenging, however, to develop economically viable and durable separation materials from low-cost, mass-produced materials. Here we report the fabrication of a nanofibrous network structure from common polymers, based on a microphase separation technique from frozen polymer solutions. The resulting polymer nanofibre networks exhibit large free surface areas, exceeding 300 m2 g−1, as well as small pore radii as low as 1.9 nm. These mesoporous polymer materials are able to rapidly adsorb and desorb a large amount of carbon dioxide and are also capable of condensing organic vapours. Furthermore, the nanofibres made of engineering plastics with high glass transition temperatures over 200 °C exhibit surprisingly high, temperature-dependent adsorption of organic solvents from aqueous solution.
