JP2019520466A - Yanli材料および誘電体ならびにそのキャパシタ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2017年3月3日に出願された米国特許出願第15/449,587号(これにより、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)の恩典を主張する。本出願および米国特許出願第15/449,587号はまた、2016年4月4日に出願された米国仮特許出願第62/318,134号(これにより、その全体が参照により本明細書に組み込まれる)の恩典を主張する。
本開示は、一般に、電気回路の受動部品、より特定的には、複合有機化合物およびこの材料に基づき、エネルギー貯蔵を対象としたキャパシタに関する。キャパシタはエネルギー貯蔵装置であり、それは、印加電荷をしばらくの間貯蔵し、その後それを放電する。それは、2つの電極間に電圧を印加することにより充電され、2つの電極を短絡させることにより放電される。電圧は充電源が除去された場合であっても、放電まで維持される。キャパシタは、直流の流れをブロックし、交流の流れを可能にする。キャパシタのエネルギー密度は電池に対するものよりも通常少ないが、キャパシタの電力出力は、通常、電池に対するものよりも高い。キャパシタはしばしば様々な目的のために使用され、タイミング、電源スムージング、カップリング、フィルタリング、チューニングおよびエネルギー貯蔵が含まれる。電池およびキャパシタはしばしば、フラッシュ付きカメラにおけるように協力して使用される。電池はキャパシタを充電し、これはその後、フラッシュに必要とされる高い出力を提供する。同じアイデアが電気およびハイブリッド自動車において機能し、この場合、電池がエネルギーを提供し、キャパシタは始動および加速のための出力を提供する。
ここで、Ρは材料の分極であり、これはまた下記式により表すことができ:
ここで、Pinducedは誘導分極であり、これは、下記式により表すことができ:
ここでElocは、局所場であり、下記式により表される:
H2O(4mL)中にGuHCl(10mg、5mol%)を含む溶液に、デカナール(2mmol)およびアニリン(2.2mmol)を添加し、混合物を15分間室温で激しく撹拌した。その後、NaBH4(20mg、2.1mmol)を添加し、混合物をさらに10分間撹拌した。反応混合物をCH2Cl2で抽出し、Na2SO4上で乾燥させ、真空下で濃縮し、粗混合物をカラムクロマトグラフィーによりシリカゲル上で精製し、純粋生成物を得た。
1(470mg、2.00mmol)を含むトルエン(5ml)の溶液に、トリエチルアミン(405mg、4.00mmol)および2−ブロモエタノール(501mg、4.01mmol)を添加し、混合物を2時間の間還流させた。得られた混合物を飽和NH4Clで希釈し、酢酸エチルで抽出した。抽出物をブラインで洗浄し、無水MgSO4上で乾燥させ、濾過し、真空で濃縮した。粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーにより精製し、2を得た。
ファストブラックK塩(25%、30g)を250mLのアセトニトリルおよび250mLのNaOAc緩衝溶液(pH=4)に溶解し、得られた溶液を1時間の間撹拌し、その後15分間超音波処理し、続いて真空濾過した。濾液を化合物2の溶液(6.8gを含む65mLのアセトニトリル)に0℃で1滴ずつ添加した。得られた溶液を室温で16時間の間撹拌し、沈殿物を濾過して除去し、アセトニトリル/水(1:1)の混合溶媒で洗浄し、真空下で乾燥させた。生成物を黒色粉末として得た。
化合物3(5.0g)およびトリエチルアミン(3.5mL)を含む70mLのTHF(無水)の溶液に0℃で、塩化メタクリロイル(2.5mL)を含むTHF(無水、10mL)の溶液を1滴ずつ添加した。得られた溶液を室温まで温め、一晩、室温で撹拌した。反応溶液を濾過し、THFを使用して不溶物を洗浄し;濾液を真空下で濃縮し、ジクロロメタン中で希釈した。希釈された溶液を水で洗浄し、溶媒を真空下で除去した。粗生成物をカラムクロマトグラフィーを用いて精製し、3.3gの純粋生成物4を黒色粉末として単離した。
化合物4(2.0g)およびAIBN(40mg)を密閉フラスコ内の無水トルエン(6mL)に溶解し、得られた溶液を85℃まで18時間の間加熱し、その後、室温まで冷却させた。ポリマ(1.4g)を、2−イソプロパノール中で沈殿させ、洗浄することにより得た。
Claims (29)
- 複合オリゴマ材料であって、
1つ以上の繰り返しバックボーン単位と、
前記1つ以上の繰り返しバックボーン単位の1つ以上中に組み込まれ、またはこれに連結された1つ以上の分極性単位と、および
前記繰り返しバックボーン単位の1つ以上に、または前記1つ以上の分極性単位に前記分極性単位上の側鎖として連結された、分極性単位をバックボーン単位に連結させるハンドル上の、またはバックボーン単位に直接付着された、1つ以上の抵抗性テイルと、
を含む、複合オリゴマ材料。 - 前記少なくとも1つの分極性単位は、繰り返しバックボーン単位に、ハンドルを介して、前記繰り返しバックボーン単位に部分的に組み込まれるように、または前記繰り返しバックボーン単位の完全な部分として、付着される、請求項1に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記分極性単位は、少なくとも1つの電子供与体および少なくとも1つの電子受容体がドープされたリレンフラグメントを含む、請求項1に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記分極性単位は電子供与体、共役ブリッジおよび電子受容体を含む、請求項1に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記分極性単位は少なくとも1つの発色団である、請求項6に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記少なくとも1つの発色団は、前記発色団の分極率を増強させるドーパント基から構成される、請求項7に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記ドーパント基は電子供与基および電子受容基からなる群より独立して選択され;前記電子供与基はアミン基およびアルコキシ基から選択される、請求項8に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記アミン基は型R−N−R’またはR−N−Rであり、RおよびR’は水素、抵抗性テイル、抵抗性テイルに連結されたリンカー基、前記1つ以上の繰り返しバックボーン単位に連結されたリンカー基、および前記1つ以上の繰り返しバックボーン単位からなる群より独立して選択される、請求項9に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記抵抗性テイルはアルキル鎖である、請求項1に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記抵抗性テイルはリジッドである、請求項1に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記リジッド抵抗性テイルは、非置換飽和シクロアルキル、置換飽和シクロアルキル、前記炭化水素鎖はO、S、N、およびPのリストからの元素により中断されてもよい非置換飽和環状炭化水素、および前記炭化水素鎖はO、S、N、およびPのリストからの元素により中断されてもよい置換飽和環状炭化水素からなる群より選択される、請求項12に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記抵抗性テイルは、前記発色団に共有結合される、請求項7に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記抵抗性テイルはオリゴマ繰り返しバックボーンに共有結合される、請求項7に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記発色団はNRR’基を有し、RおよびR’は前記抵抗性テイルであり、水素、非置換アルキル、置換アルキル、非置換シクロアルキル、置換シクロアルキル、非置換複素環、置換複素環からなるリストより独立して選択される、請求項15に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記繰り返しバックボーン単位は、(メト)アクリレート、ポリビニル、ペプチド、ペプトイド、およびポリイミドから選択される基の1つに属する、請求項1に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記発色団はアゾ染料発色団である、請求項7に記載の複合オリゴマ材料。
- 前記アゾ染料発色団は、ディスパースレッド−1およびブラックホールクエンチャー−2およびそのオリゴマから選択される、請求項18に記載の複合オリゴマ材料。
- 請求項1に記載の複合オリゴマ材料の構造化配列を含み、約1016Ohm−cm以上の抵抗率および約1000以上の相対誘電率を有するメタ誘電材料。
- 複合オリゴマ材料の前記構造化配列は結晶構造化配列である、請求項20に記載のメタ誘電材料。
- 前記複合オリゴマ材料の前記結晶構造化配列は、サーモトロピックおよび等方性結晶秩序化のリストから選択される結晶秩序化配列を含む、請求項21に記載のメタ誘電材料。
- 複合オリゴマ材料の前記構造化配列は、ラメラもしくはラメラ様構造を含む、請求項20に記載のメタ誘電材料。
- 第1の導電層、第2の導電層、および前記第1の導電層と第2の導電層に挟まれた誘電体層を含むキャパシタであって、
前記誘電体層は、約1016Ohm−cm以上の抵抗率、約1000以上の相対誘電率を有するメタ誘電材料から構成されるフィルムであり、前記メタ誘電材料は、
1つ以上の繰り返しバックボーン単位と、
前記1つ以上の繰り返しバックボーン単位の1つ以上中に組み込まれ、またはこれに連結された1つ以上の分極性単位と、および
前記繰り返しバックボーン単位の1つ以上に、または前記1つ以上の分極性単位に前記分極性単位上の側鎖として連結された、分極性単位を繰り返しバックボーン単位に連結させるハンドル上の、または繰り返しバックボーン単位に直接付着された、1つ以上の抵抗性テイルと、
を含む複合オリゴマ材料を含むキャパシタ。 - 絶縁層をさらに含み、前記誘電体層は薄膜であり、前記第1および第2の導電層は金属であり、前記絶縁層は、メタ誘電材料、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレートポリエステル(PET)、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PP)、ポリスチレン(PS)、およびポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を含むリストから独立して選択される、請求項24に記載のキャパシタ。
- 前記誘電体層はポリマを、ゲスト−ホスト系においてゲストとして懸濁された前記メタ誘電材料と共に含む、請求項24に記載のキャパシタ。
- 前記ホストポリマは、ポリ(メチルメタクリレート)、ポリイミド、ポリカーボネート、およびポリ(ε−カプロラクトン)から選択される、請求項26に記載のキャパシタ。
- 前記メタ誘電材料はより大きなポリママトリクスに組み込まれ、前記ポリママトリクスは前記メタ誘電材料と同じかまたは異なる繰り返しバックボーン単位を有し得る、請求項24に記載のキャパシタ。
- 前記複合オリゴマ材料は、リオトロピック結晶構造、サーモトロピック結晶構造、ラメラ構造、およびラメラ様構造のリストから選択される構造を形成することができる、請求項24に記載のキャパシタ。
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