本総合論文では,筆者らが近年報告を行ったトリチオカルバマート構造を利用したゲルの接着システムについて報告する。過去様々なトリチオカルバマートを用いた興味深い反応が報告されてきた。本論文で紹介するように,筆者らはリビングラジカル重合の一種である可逆的付加開裂連鎖移動重合(RAFT重合)などのトリチオカルバマートを中心とする化学反応を利用して,接着した後に様々な機能を付与することのできる,生物のように成長可能な接着手法を報告した。例えば,N-isopropylacrylamide を接着部に存在するトリチオカルバマートと反応させることで接着部にpoly(N-isopropylacrylamide) を挿入した構造を形成することに成功し,接着部を機能化することができた。今後,本論文で報告するゲル接着手法を利用して,置かれた環境に自動的に適合することのできる接着剤の開発が期待される。
汎用市販粘着テープの1H-パルス核磁気共鳴(パルスNMR)測定から粘着剤の分子運動性を比較し,粘着特性との対応を検討した。試料テープのベースポリマーはゴム系(A),アクリル系(B),無溶剤型ゴム系(C),およびシリコーン系(D)である。テープをトルエン浸漬で取り出した基材単独の測定も行った。Aのみ粘着剤と基材のシグナルが重なっており,粘着テープから基材のシグナルを差し引いた。ベースポリマーとタッキファイヤ等の添加剤を含めた粘着剤の分子運動性はD >> C _ A > B であった。粘着剤の界面の密着性はこの順,凝集力は逆になる。粘着強さは両因子の積で決まり,良好なバランスの時に高くなる。この考察にパルスNMR による分子運動性は有用であった。各種プラスチック板を被着体にしたピール試験から,Dは被着体依存性がもっとも小さく,Bは極性の被着体に対してピール強度が高かった。Bの界面の密着性は,ベースポリマーの分子構造に基づく分子間力により向上した。
This review describes strategic polymer design of binder materials for Li/Na ion battery anode. For example, n-type π-conjugated polymer binders were found to show superior performance due to thinner SEI formation under restricted electrolyte decomposition. Use of these binders resulted in lower interfacial resistance because of n-doping of binder materials under anodic environment, leading to much improved battery performance when compared with conventional binder materials. A self-healing polymer composite binder composed of hydrogen bond accepting n-type π-conjugated polymer and polyacrylic acid was employed for silicon based anode. Due to self-healing effect, resulting silicon based anode showed much lesser crack formation even after long cycles, leading to much improved capacity retention of anodic half cells. Polyborosiloxane was also found to show self-healing behavior when cast film was heated to 45oC. When polyborosiloxane was coated over silicon anode, significant stabilization of the anode in anodic half cells was observed to exhibit remarkably stabilized cycling behavior when compared with control systems. When lithium borate type binder derived from cafe acid was employed for graphitic anode, it was found to enable fast charging behavior due to facilitated desolvation process via boron containing SEI formation. Polyfumaric acid(PFA)and PFA derived poly(ionic liquid)binder were also found to facilitate fast charging behavior through improved ionic diffusion via highly concentrated functional groups.