「孔」を持たない酸化グラフェンを用いた水素イオンバリア膜の開発に成功〜保護膜などへの応用展開が期待〜

（ポイント）

• 構造内に「孔」を持たない酸化グラフェンを合成し、薄膜化することに成功しました。

• 「孔」を持たない酸化グラフェンは、水素イオンを通しにくい性質があることを突き止めました。

• 水素イオンは、酸化グラフェンの「孔」を介して伝導していることを証明しました。

• 「孔」を持たない酸化グラフェンをリチウム箔にコーティングすることでリチウム箔を水滴から守ることに成功しました。

（概要説明）

　熊本大学産業ナノマテリアル研究所の畠山一翔助教と伊田進太郎教授らの研究グループは構造内に「孔」が無い酸化グラフェンを合成し薄膜化することで、水素イオンバリア膜の作製に成功しました。多機能なナノシートである酸化グラフェンは、溶液プロセスにより様々な物体の表面に薄膜を形成できることから、次世代のコーティング材料として期待されています。しかし、酸化グラフェンはイオンを高速に伝導する性質があり、イオンバリア膜としての使用は困難でした。本研究では、構造内に「孔」を持たない酸化グラフェンを合成し薄膜化することで、これまでの酸化グラフェンの常識を覆す水素イオンバリア膜の開発に成功しました。今回開発した酸化グラフェン膜は従来の膜と比較して最大10万倍の水素イオンバリア特性を示し、厚さ数100 nmのコーティングでリチウム箔を水滴から守ることに成功しました。また、本研究の結果から、水素イオンは酸化グラフェンの「孔」を介して移動していることを明確に示しました。

　本研究成果は令和6年8月27日にWileyが発行する科学雑誌「Small」にオンライン掲載されました。

（今後の展開）

 　溶液プロセスにより薄膜が容易なGOは、様々な用途のコーティング材料として期待されています。本研究にて明らかにした水素イオンバリア特性は、これまで難しいとされてきた防錆や水素インフラに対してもGO膜が有効であることを示しています。今後は、水素イオンバリア性能を活かした応用展開を進めるのと同時に、GOの構造に存在する「孔」の存在で困難とされてきたその他の機能開拓にも力を入れて行く予定です。

（論文情報）

論文名：Anomalous Proton Blocking Property of Pore-Free Graphene Oxide Membrane

著者：Tatsuki Tsugawa, Kazuto Hatakeyama*, Michio Koinuma, Norihiro Moriyama, and Shintaro Ida* 

掲載誌：Small

doi：10.1002/smll.202400707

 URL：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202400707

プレスリリース原稿：

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