リン酸塩ガラスのハイドロゲル化を利用した高プロトン伝導材料の作製

摘要

ある種のリン酸塩ガラス（メタ組成付近）粉末と水を混合すると，急速に加水分解してリン酸塩の長鎖の切断が起こり，プロトンを多く含むハイドロゲルとなる。 このゲルは水和した直鎖状および環状リン酸塩構造からなる集合体である。 このハイドロゲルは，かなり高い電導度を示す。また，ゲルを加熱して得られる結晶－ゲル複合体の電導度はさらに高く，室温でも～20ms·cm~（-1）を示す。 この高い電導度は多量の酸性POH基と水分子の共存に起因すると考えられる。 本解説の無機ハイドロゲル系高プロトン伝導体は機械的延性がある。 筆者らは，この材料の新たな電解質としての可能性に期待している。 このハイドロゲルはガラスから得らわるので，組成をある程度変化させることができる利点がある。今回はリン酸カルシウムガラスを中心に紹介したが，リン酸マグネシウムガラスやリン酸亜鉛ガラスから得られるハイドロゲルについても高い電導度を示すことを確認している。 また，その他の種々の組成についてゲル化と新機能性を検討中である。