導電性高分子の薄膜化合成、高導電化と技術・市場の動向 / 電子デバイス等への応用とビジネスチャンス

2010年12月9日「導電性高分子の薄膜化合成、高導電化と技術・市場の動向」

第1部 超音波場、遠心場、超臨界流体ならびにイオン液体を反応場とする導電性高分子材料の電解合成

(2010年12月9日 10:45～12:15)

横浜国立大学 大学院環境情報研究院 人工環境と情報部門
大学院環境情報学府 環境システム学専攻 教授
博士 (工学)
跡部 真人 氏

　芳香族化合物の酸化重合によって生成する導電性高分子は多様な化学的、物理的有用特性を有することから機能性材料として広範な分野で注目されており、また一部は実用化もされている。 　導電性高分子材料のこのような特性・機能は薄膜化によって一層顕著に発現される場合が多く、そのため導電性高分子膜の製造技術は産業上極めて重要である。 　これら導電性高分子を膜材料として得るためには、一般に電解重合法が用いられる。しかしながら、その他の物理・化学構造や秩序性は膜材料の合成時に非蓋然的に決定され、また電解重合の駆動エネルギー (電気化学エネルギー) 自身の制御、すなわち電流密度や電極電位の制御による重合膜構造の制御範囲も狭い。 　さらには多くの導電性高分子は溶媒に対して不溶であることから合成後の成形加工も困難となってしまう。 　つまり、高分子膜合成過程と膜構造制御過程を同時に行ういわば構造制御型電解重合法の開発は非常に重要な課題といえる。 　一方、超音波や遠心力などの力学エネルギーは電解重合を直接駆動させるものではないが、電気化学エネルギーに重量して印加すれば、電気化学エネルギーだけでは不可能な重合膜物性の制御が達成される。また、特異なメディア効果を
有するイオン液体や超臨界流体の利用も、重合膜物性の新規制御法として期待できるものである。

　本講演では構造制御型電解重合法の開拓を念頭に置き、演者らが実施した特殊な環境場や媒体を利用した導電性高分子の電解合成について紹介したい。

1. はじめに
2. 超音波照射場における電解重合
   1. 超音波とは?
   2. 超音波照射下での電解重合
   3. 超音波効果を活用する導電性高分子/カーボンファイバーナノ複合材料の創製
   4. 超音波乳化を活用する水電解液中での疎水性モノマーのエマルション電解重合
   5. パルス-ソノエレクトロケミカル法を用いる導電性高分子マイクロボールの電解合成
3. 遠心場における電解重合
   1. 遠心場とは?
   2. 遠心場を活用する電解重合制御
   3. 遠心場における電解共重合反応
4. イオン液体中における電解重合
   1. イオン液体とは?
   2. イオン液体を電解媒体とする電解重合
5. 超臨界流体中における電解重合
   1. 超臨界流体とは?
   2. 超臨界流体を電解媒体とする電解重合
   3. 超臨界流体中でのテンプレート電解重合を用いる導電性高分子ナノシリンダーの創製
6. おわりに
• 質疑応答・名刺交換

第2部 導電性高分子 (PEDOT) の特性、高導電化と技術、市場の動向

(2010年12月9日 13:00～16:30)

日本先端科学(株) 常務取締役
元バイエル/スタルク
橋本 定待 氏

　PEDOTの最先端の分野でのアップデートした応用また各社の使用実例を判り易く説明します。 　PEDOTの高導電化については開発動向に着目します。

1. PEDOTの特性と構造
2. PEDOTの応用分野・使用実例
   1. 有機ELにおけるPEDOTの適用
   2. 薄膜太陽電池・色素増感型太陽電池におけるPEDOTの適用
   3. タッチパネル 電子ペーパー エッチング剤
   4. リチウムイオンバッテリーの正極材への展開
   5. エネルギーハーべスト
3. 高導電PEDOTの開発
   1. 超音波重合法
   2. 超臨界重合法
   3. 2次ドーパントの研究
4. 市場の動向と今後の予測
• 質疑応答・名刺交換

2010年12月10日「導電性高分子の電子デバイス等への応用とビジネスチャンス」

工藤技術コンサルタント事務所 代表
工学博士
工藤 康夫 氏

　まず高電気伝導度ならびに高安定性を有する導電性高分子 (ポリピロール、ポリエチレンジオキシチオフェン等) の合成方法・特性について詳説する。 　次にこれらを応用したアルミニウムならびにタンタルキャパシタの基本的作製方法と特長について解説する。 　さらに導電性高分子コンデンサ業界の最新動向と、導電性高分子の今後の応用展開 (有機EL、太陽電池、リチウム2次電池、アクチュエータ、タッチパネル等) についても詳しく紹介する。

1. 導電性高分子の概要
2. 電解キャパシタの概要
3. 導電性高分子の電解キャパシタへの応用
   1. 電解重合ポリピロール (PPy) を用いた平板型 (積層型) 固体電解キャパシタ(Al-SPC) の開発
      • 水媒体を電解重合PPyの作製ならびに特性評価
      • 支持電解質がPPyの電気伝導度ならびに耐熱・耐湿性に及ぼす影響
      • 陽極酸化被膜で絶縁されたキャパシタ素子表面への電解重合PPy層形成
      • Al-SPCの開発経過と生産量の推移
      • Al-SPCの構造と外観
      • Al-SPCの特長
      • Al-SPCの主な用途
      • Al-SPCのさらなる高機能化の課題
      • ドーパントによる電解重合PPyの電気伝導度ならびに耐熱・耐湿性向上
      • 添加剤による電解重合PPyの電気伝導度ならびに耐熱・耐湿性向上
      • 高耐圧Al-SPCを実現するドーパント
   2. 化学重合PPyを用いたタンタル固体電解キャパシタの開発
      • スルホン酸系アニオン界面活性剤のドーパントとして有用性 (高電気伝導度、高安定性実現)
      • 添加剤による化学重合PPyの初期電気伝導度ならびに安定性の向上
      • 化学重合PPyを用いたタンタル機能性高分子キャパシタ (Ta-SPC)
      • Ta-SPCの特徴
   3. 化学重合ポリエチレンジオキシチオフェン (PEDOT) を用いたタンタル固体電解キャパシタの開発
      • 化学重合PEDOTの重合残渣を低減する重合法
        (アニオン界面活性剤による水媒体化学重合)
      • 重合条件が水媒体化学重合PEDOTの初期電気伝導度ならびに安定性に及ぼす影響
      • 水媒体化学重合PEDOTを用いたTa-SPC
      • 水媒体化学重合PEDOTを用いたTa-SPCの特長
   4. 化学重合ならびに電解重合PEDOTを用いた平板型 (積層型) Al-SPCの開発
      • 各種スルホン酸第二鉄を酸化剤に用いた化学重合PEDOTの安定性の比較
      • 化学重合PEDOTを用いたAl-SPCの構造
      • 化学重合PEDOTを用いたAl-SPCの安定性
      • 電解重合によるフィルム状PEDOTの作製と評価ならびにAl-SPCへの応用展開
   5. 化学重合PEDOTを用いた巻回型アルミ固体電解キャパシタ (Al-SPC) の開発
      • PEDOTとp-トルエンスルホン酸第二鉄から蒸発乾固重合により得られるPEDOTの特性
      • 溶媒が蒸発乾固化学重合PEDOTの特性に及ぼす影響
      • 導電性高分子の耐圧の評価
      • 巻回型Al-SPCの構造および外観
      • 巻回型Al-SPCの周波数特性
   6. まとめと今後の展望
      • 機能性高分子キャパシタ (SPC) の特徴ならびに有用性
      • キャパシタの市場規模
      • SPCの生産高推移
      • SPCの業界の構図
      • SPC将来展望
4. 導電性高分子の他の電子、エネルギーデバイス等への応用
   1. 有機ELへの応用
   2. タッチパネルへの応用
   3. エレクトロクロミックディスプレイへ応用
   4. TFTへの応用
   5. スルーホールメッキへの応用
   6. リチウム2次電池への応用
   7. 太陽電池への応用
   8. アクチュエータへの応用
   9. 導電性高分子の高機能化のトピックス
      • ポリエチレンジオキシチオフェン
      • ポリアニリン
      • ポリピロール
• 質疑応答・名刺交換