Detailed Viscoelastic Analysis for Semidilute Entangled Solutions of Polyelectrolytes Using Diffusing Wave Spectroscopy
| Project/Area Number |
21K14686
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
松本 篤 福井大学, 学術研究院工学系部門, 助教 (20812978)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 高分子電解質 / からみ合い / ダイナミクス / 溶液物性 / 拡散波分光 / マイクロレオロジー / 拡散波分光法 / レオロジー / スケーリング則 / 粘弾性 |
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| Outline of Research at the Start |
高分子電解質は，工業的用途だけでなく，食品や化粧品の増粘剤として身の回りの生活用品に用いられており，私たちの生活において重要な高分子の一つである．高分子電解質に関する未解決課題の一つに，準希薄からみ合い水溶液粘弾性における，既存の菅モデルでは説明できない粘弾性スケーリング則がある．本研究は，拡散波分光法を用いた動的粘弾性測定により，高分子電解質鎖の幅広いタイムスケールの大規模運動を観測することで，準希薄からみ合い水溶液に観測された特異な粘弾性スケーリング則の原因解明を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は分子量の異なる４つの標準ポリスチレンスルホン酸ナトリウムについて，直径211nmのポリスチレン粒子をトレーサー粒子として用い，拡散波分光測定を行った．測定によって得られた複素弾性率の周波数依存性において，貯蔵弾性率と損失弾性率が２回交差し始める時のモノマー濃度をからみ合いモノマー濃度と定義し，その分子量依存性を評価した．低分子量域において，からみ合いモノマー濃度は分子量に対して-0.77のスケーリング指数にしたがって減少した．得られたスケーリング指数は電気的に中性な高分子に予測される指数と一致した．一方，高分子量域においては，得られたスケーリング指数がー２へと変化し，高分子電解質において予測される指数と一致した．観測されたスケーリング指数の変化は，からみ合った高分子電解質において，静電相互作用の影響は高分子量体にのみ観測されることを示唆している．緩和時間と平坦弾性率のモノマー濃度依存性を評価したところ，からみ合いモノマー濃度の実験結果と一致し，低分子量体ではスケーリング指数が中性高分子のスケーリング指数と一致し，一方，高分子量体では高分子電解質のスケーリング則にしたがった．Dobryninらのスケーリング理論において同様の遷移が予測されているが，本研究により，モデル予測を実験的に証明することができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
電解質を用いたマイクロレオロジー実験は，無塩系であればトレーサー粒子を均一に分散させることが容易であるため，結果として溶液調製が容易となり，予定通り実験を進めることができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は添加塩を加えた高分子電解質のからみ合い粘弾性について研究を行う予定である．塩を加えることにより静電相互作用が遮蔽される．したがって，正確な拡散波分光測定を行うためには，トレーサー粒子表面の化学修飾を行い，良好な分散状態を維持する必要がある．そこでまずは，先行研究を参考にし，ブロックポリマーを用いた表面修飾を行う予定である，
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
