利用報告書 / User's Reports

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【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.01】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM5235

利用課題名 / Title

分子メカトロニクス材料の開発に関する研究

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）マテリアルの高度循環のための技術/Advanced materials recycling technologies

キーワード / Keywords

NMR, 液晶, イオン伝導,核磁気共鳴/ Nuclear magnetic resonance


利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

吉尾 正史

所属名 / Affiliation

物質・材料研究機構

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-


利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-001：NMR
NM-203：誘導結合プラズマ発光分析装置群


報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

本研究の目的は、イオン伝導型液晶材料を活用したメカトロニクス材料を開発することである。このため、有機合成で得られた新規化合物について、核磁気共鳴スペクトル装置（1H, 13C-NMR）による化合物の同定を行った。

実験 / Experimental

新規化合物を重溶媒（CDCl3, CD2Cl2など）に溶解し、核磁気共鳴スペクトル測定を行った。

結果と考察 / Results and Discussion

ピークの化学シフト値、分裂幅、強度比などから、新規化合物の同定を行い、不純物の有無を明らかにした。具体的には、イオン性のイミダゾリウム基や電気双極子が大きなシアノ基やホスホネート基などをイオン伝導部位とする新規の液晶化合物を合成した。これらの分子とリチウム塩やイオン液体との複合体を作製し、高イオン伝導材料および高速振動・高出力アクチュエータ材料を創出することに成功した。これらの研究成果をAdvanced Functional Materials誌をはじめとする材料科学誌に論文として報告した。核磁気共鳴スペクトルデータは、論文のSupporting Informationに記載した。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations


図１（a）重合性分子とイオン液体の二成分混合系による疎水性コア−親水性シェル構造を持つミセルキュービック液晶の形成および（b）光架橋キュービック液晶高分子電解質とPEDOT:PSS電極からなるアクチュエータ素子の高出力発生（4 g荷重）とグリッパーロボットへの応用


その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

DOI（論文・プロシーディング）：
1. https://doi.org/10.1039/D3MA00841J
2. https://doi.org/10.1039/D3TC04349E
3. https://doi.org/10.1002/adfm.202314087


成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
  1. Chengyang Liu, Ionic Liquid Crystal–Polymer Composite Electromechanical Actuators: Design of Two-Dimensional Molecular Assemblies for Efficient Ion Transport and Effect of Electrodes on Actuator Performance, ACS Applied Materials & Interfaces, 16, 27750-27760(2024).
    DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.4c03821
  2. Kenji Sakamoto, Overestimation of Operational Stability in Polymer-Based Organic Field-Effect Transistors Caused by Contact Resistance, ACS Applied Materials & Interfaces, 16, 68081-68090(2024).
    DOI: https://doi.org/10.1021/acsami.4c15666
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
  1. 吉尾 正史. イオンを伝導する液晶高分子の新設計概念とアクチュエータ応用. JSTさきがけ第2回未来材料ワークショップ（京都）. 2024年3月8日
  2. 吉尾 正史, 諏訪 俊一. イオン伝導液晶ゲルの作製とアクチュエータ機能. 日本化学会第104春季年会（千葉）. 2024年3月19日
  3. 吉尾 正史. イオン伝導液晶ー高分子複合膜を用いた低電圧駆動の高速振動アクチュエータ. 2024年日本液晶学会討論会（富山）. 2024年9月12日
  4. LIU, Chengyang, YOSHIO, Masafumi. Development of Actuators Using 3D Lithium-Ion Conductive Phosphate Columnar Liquid Crystal. 日本液晶学会討論会（富山）. 2024年9月12日
  5. YOSHIO, Masafumi. Ionic Nanochannel Engineering within Liquid Crystal Polymers for Enhanced Electromechanical Actuation. The 11th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology (IWAMSN 2024)(Vietnum). 2024年9月24日
  6. 吉尾 正史. ナノ構造高分子デザインによるイオニックアクチュエータの高速・高出力化. 第73回高分子討論会（新潟）. 2024年6月25日
  7. 吉尾 正史, リュウ チェンヤン. 触覚応用に向けたイオン伝導液晶ー高分子コンポジットアクチュエータ. 第73回高分子討論会（新潟）. 2024年6月25日
特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：2件

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