高エネルギーイオンビームによるナノ構造制御機能膜の研究; フッ素系高分子多孔膜とイオン交換膜を中心に

Research on nanostructure-controlled functional membranes using high-energy ion beams; Fluoropolymer-based porous and ion-exchange membranes

八巻 徹也*; 喜多村 茜; 澤田 真一*; 越川 博*

Yamaki, Tetsuya*; Kitamura, Akane; Sawada, Shinichi*; Koshikawa, Hiroshi*

本総説では、高速の単一重イオンによる潜在飛跡を利用したナノ構造制御機能膜として、フッ素系高分子からなる多孔膜とイオン交換膜の研究を報告する。多孔膜とは、潜在飛跡における高分子鎖の切断領域を化学エッチングすることで得られるイオン穿孔膜のことである。一方のイオン交換膜は、このイオン穿孔、あるいは潜在飛跡中の反応活性点を利用し、化学修飾により荷電基を導入したカチオン・アニオン交換膜のことである。われわれの材料はどちらも構造や機能の観点で極めて特異であり、高エネルギーイオンビーム技術でしか得られないことを強調する。このようなナノ構造制御機能膜を作製するための量産的、あるいは最新の照射技術として、それぞれ国内外のイオン照射研究施設も紹介する。

This review paper is devoted to two topics, i.e., fluoropolymer-based porous and ion-exchange membranes, both of which include the creation of nanostructure-controlled functional membranes with high-energy ion beams. Latent tracks of the MeV-GeV heavy ions in a polymer foil can sometimes be chemically etched out to form a membrane with micro- and nano-sized through-pores, the so-called ion-track membrane. Our focus is on ion-track membranes of poly (vinylidene fluoride) (PVDF) and cation- and anion-exchange membranes (CEMs and AEMs, respectively).