単一壁の炭素ナノチューブの表面からのポリメリゼーション - ナノ複合材料の製造と特徴付け

科学分野:

• マテリアルサイエンス 材料科学
• ポリマー化学のポリマー化学について
• ナノテクノロジー ナノテクノロジー

背景:

• シングルウォールカーボンナノチューブ (SWCNTs) はユニークな特性を持っていますが,特定のアプリケーションではしばしば表面変更が必要です.
• ポリマーをSWCNTに埋め込むことは,その処理能力を向上させ,新しい機能を導入することができます.
• 原子移転ラジカルポリメリゼーション (ATRP) は,制御されたポリマー合成のための汎用的な技術です.

研究 の 目的:

• ATRP経由でポリマーブラシでSWCNTを機能化する.
• SWCNT表面からメチルメタクリlateと tert-ブチルアクリlateのポリメリゼーションを調査する.
• 結果となるポリマー・ナノチューブ結合物の溶解性と性質を調査する.

主な方法:

• 1,3-二極サイクロアディションを用いたフェノル群を持つSWCNTのサイドウォール機能化.
• 機能化されたSWCNTにATRPイニシアターを接続する.
• メチルメタクリlateと tert-ブチルアクリlateの表面誘発ポリメリゼーション.
• IR,ラーマン光譜,DSC,TEM,AFMを用いた特徴付け.

主要な成果:

• SWCNTのサイドウォールからポリメリゼーションを成功裏に開始し,大きなポリ分散性を持つ高分子量ポリマーを生成しました.
• ポリ ((メチルメタクリlate) で機能化されたSWCNTは,不溶性でした.
• ポリタートブチルアクリラートで機能化されたSWCNTは,有機溶媒における溶解性を示した.
• ポリ・テート・ブチル・アクリラートの脱メチル化により,水溶性ポリ・アクリル酸で機能化されたSWCNTが得られました.

結論:

• SWCNTの表面開始ATRPは実現可能ですが,現在,ポリマーアーキテクチャのコントロールが欠如しています.
• SWCNT-ポリマー結合物の溶解性は,適切なモノマーとポリメリゼーション後の改変を選択することによって調整できます.
• 溶解性SWCNTベースの材料の開発は,複合材料,薬物の配送,センサーにおけるアプリケーションの道を開きます.