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Ion beam effects on electrical characteristics of proton conductive polymer

プロトン伝導性高分子膜の電気的特性におよぼすイオンビーム照射効果

永田 晋二*; 小西 芳紀*; 土屋 文*; 藤 健太郎*; 山本 春也; 高廣 克己*; 四竈 樹男*

Nagata, Shinji*; Konishi, Yoshitada*; Tsuchiya, Bun*; To, Kentaro*; Yamamoto, Shunya; Takahiro, Katsumi*; Shikama, Tatsuo*

プロトン伝導性を示すパーフルオロスルホン酸系高分子膜について、電気伝導特性に及ぼすMeV領域のイオンビームの照射効果を調べた。膜試料に対して、イオン種と照射量を変えた照射を行い、膜試料の電気伝導度の変化を調べた。その結果、水素(H)及びヘリウム(He)イオンを単位面積あたりの照射量が2$$times$$10$$^{13}$$ions/cm$$^{2}$$まで照射すると、膜試料の電気伝導度が約3桁上昇することがわかった。さらに、イオン照射を行った膜に対して可視,紫外分光及び赤外分光を用いて膜中の化学結合状態を調べたところ、フッ素と炭素からなる不活性な化合物(パーフルオロカーボン,PFC)とペロキシラジカルの形成が確認できた。これよりイオン照射によって形成されるPFCなどの化合物が膜試料中のプロトン伝導性を高くする要因の一つであると考えられる。

Effects of MeV ion irradiation on electrical characteristics of perfluorosulphonic polymer membrane have been studied. The DC electrical conductivity in dry condition increased of three orders of magnitude as a consequence of irradiation with MeV region H and He ion irradiation at a fluence of 2 $$times$$ 10$$^{13}$$ ions/cm$$^{2}$$. The optical absorption in the ultra-violet region increased in the ion irradiated membrane due to the formation of fluorocarbon and peroxy radicals. The ion irradiation may form fluorocarbon and peroxy compounds and improve the transport property of protons in the membrane.

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