導電性高分子の合成、構造制御、高導電化、高機能化と応用技術

導電性高分子は、その高い電気伝導度と高分子特有の加工性を活かして、電解コンデンサの陰極材料や帯電防止剤として実用化されました。その後、荷電キャリア担体としての機能にも注目が集まり、電界効果型トランジスタ (FET) 、有機エレクトロルミネッセンス (EL) および有機薄膜太陽電池の実用化を目指した開発がスタートし、現在も実用化に向け開発が継続しています。この間、高次構造の制御技術、バンドギャップの狭いドナー・アクセプター型共重合体の開発などによりFETおよび太陽電池の性能が大幅に向上しました。また、印刷法でデバイスを製造するプリテッドエレクトロニクスが注目を集め、その主要な材料として導電性高分子の開発が加速しました。 　現在は、これらの技術をベースに、導電性高分子の開発が新たな飛躍の時代に入ったと捉えることが出来ます。電気伝導度や移動度などの性能が1桁以上も向上した導電性高分子が数多く開発され、デバイスの高性能化と共に、熱電変換など新規分野の開発が拡大しています。 　具体的には① 8,000 S/cmを超える高導電性PEDOT、② 10 cm2/V・s以上の高移動度を示す有機溶媒可溶なp型導電性高分子、③ 空気中での安定性が良好で5 cm2/V・s以上の高い移動度を示す有機溶媒可溶なn型導電性高分子、④ 無次元性能指数 (ZT) が0.42と高い熱電変換効率を示す導電性高分子などが挙げられます。また、導電性高分子との複合化により、Liイオン電池やスーパーキャパシタの性能向上が図られています。さらに、導電性高分子の柔軟性と生体適合性を活かし、ウェアラブルデバイスなど医療分野への応用も活発化してきています。 　本セミナーでは、上述した最近の開発動向と今後の課題について詳細に紹介すると共に、導電性高分子の基礎についても解説します。

1. 導電性高分子の電気伝導機構
   1. 一元系の不安定性、パイエルス転移
   2. ソリトン、ポーラロン、バイポーラロン
   3. 広範囲ホッピングモデル (Variable Range Hopping Model)
2. 導電性高分子の合成法
   1. 電解重合法
   2. 化学酸化重合法
   3. 擬リビング重合 (触媒移動型連鎖縮合重合)
      1. 分子量制御
      2. 末端官能基化
      3. ブロック共重合
   4. ドナー・アクセプター共重合体の合成法
   5. 導電性高分子ゲルの合成法
3. PEDOT:PSSの高導電化とそのメカニズム
   1. PEDOT:PSSの導電機構
   2. 高沸点極性溶媒処理により高導電化のメカニズム
   3. その他のPEDOT:PSSの高導電化技術とメカニズム
      1. 高沸点極性溶媒蒸気処理
      2. 両性フッ素化合物添加系
      3. プロトン酸添加系
      4. イオン液体添加系
      5. 溶媒存在下での延伸配向による高導電化
4. 気相重合による高導電性PEDOTの合成
   1. PEG-PPG-PEGトリブロック共重合体添加系
   2. 単結晶ナノワイヤの合成
5. PEDOT以外の導電性高分子とその特徴
   1. ポリアニリ
   2. ポリピロール
   3. ポリチオフェン誘導体
   4. 自己ドープ型導電性高分子
6. 導電性高分子の構造制御とその効果
   1. テンプレート重合法
   2. テンプレートフリー重合法
   3. エレクトロスピニング法
7. 高移動度導電性高分子の開発とそのデバイスへの応用
   1. p-型高移動度導電性高分子
   2. n-型高移動度導電性高分子
   3. デバイスへの応用
8. プリンタブルエレクトロニクスへの応用
   1. 導電性高分子のインク化
   2. 導電性高分子のパターニング法
9. 導電性高分子のデバイスへの応用例
   1. 透明導電膜
   2. スーパーキャパシタ
   3. Liイオン二次電池
   4. 熱電変換素子
   5. ウェアラブルデバイス
   6. 電解液フリーアクチュエータ
10. 今後の課題
• 質疑応答