Elucidation of temperature- humidity dependence of photo-aging mechanisms for polymeric coatings on building use and accompanying macroscopic properties change
| Project/Area Number |
19J20126
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
石田 崇人 北海道大学, 工学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | マルチスケール劣化解析 / 光劣化 / 反応kineticモデル / 自動酸化反応 / 内部構造変化 / ケモインフォマティクス / 光劣化・紫外線劣化 / 高分子材料 / 数理物理 / 劣化メカニズム / 材料長寿命化 / 材料評価 / PALS(陽電子消滅) |
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| Outline of Research at the Start |
近年，建築構造物等の長寿命化及びライフサイクルコストの低減が社会的に要請され， SDGs目標に「住み続けられるまちづくり」が掲げられるなど国際的にも注目を集める．構造物寿命は塗膜などの表層のソフトマテリアルに強く影響を受ける．本研究ではソフトマテリアル劣化を生じる光・熱・水等の各因子の寄与メカニズムを明らかにし，劣化の反応スケールから物性まで連続的に明らかにする「マルチスケール劣化解析スキーム」の一例を提示する．加えて，数理物理的アプローチから算出される重大な劣化に至る時期を材料寿命と定義し，樹脂種や詳細な化学構造の情報を必要としない一般的かつ統一的指標による寿命予測モデルの構築を試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，当該研究課題の最終年度にあたる．前年度に引き続き，自作紫外線照射装置を用い建材用高分子クリア塗膜(モデル試料)を対象に劣化サンプルを作成し，化学構造レベルのミクロスケールから要求性能などマクロスケールにわたる横断的な劣化の分析「マルチスケール劣化解析」を実施した．本年度の主な成果は，ミクロな劣化反応機構を全て列挙した上で支配方程式を解く劣化反応kineticモデルを構築し，Progress in Organic Coatings誌に掲載された．当該の成果は北海道大学・産業技術総合研究所・パリ国立工芸学校ENSAMの3者国際協同研究として実施された．高分子材料が劣化する上で最も重要な劣化の化学反応である酸化劣化反応のkineticsを支配する反応速度論的方程式の誘導を行い，そのモデルを用いた酸化劣化の進行状況予測の妥当性検証を多角的なキャラクタリゼーションを通じて行った．2021年度までに本研究課題に取り組んできた結果として，光劣化におけるミクロ・メソスケールにおける劣化予測モデルの構築を達成し，マクロな物性変化とも半定量的に比較可能な予測精度・スケール横断の可能性を見ることができた点において，2019年度から現在まで当研究課題は非常に順調に成果が得られたと言える．今後の課題としては，工業用途で実際に用いられている材料にこれまでの知見を適用するためには，コンポジット化された材料へのさらなる理解や添加剤等の影響に関してさらなる議論が必要であると思われるが，それらの課題は今後さらなる検討を重なる価値と社会的意義があるものであると考える．
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(25 results)
