圧力ジャンプを用いた高分子液体の動的階層構造の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640392
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 竹中 幹人 京都大学, 工学研究科, 助手 (30222102)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 橋本 竹治 京都大学, 工学研究科, 教授 (20026230) ; 長谷川 博一 京都大学, 工学研究科, 助教授 (60127123)
• Keywords: 圧力ジャンプ / ミクロ相分離 / マクロ相分離 / ブロックコポリマー / 階層構造 / 秩序化過程 / 複雑液体 / ポリマーアロイ

Research Abstract

研究実績は以下のとおり.
近年、動的に非対称な二成分混合系(高分子準希薄溶液など)においては、濃度揺らぎに伴う応力の空間不均一性により、応力と拡散のカップリングが生じることが明らかにされいる。このカップリングは相分離過程や濃度揺らぎの緩和過程においていわゆる「粘弾性効果」を引き起こす。この粘弾性効果は、高分子溶液のみならず、ゲルやコロイド分散系などの相分離過程にも影響を及ぼすと考えられ、粘弾性効果の解明は複雑液体一般の相転移のダイナミックスの理解へと繋がると考えられる。そこで、本研究では高分子準希薄溶液の相分離初期過程における粘弾性効果を明らかにし、土井・小貫(DO)理論を用いてそのダイナミックスの解析を行った。これにより、粘弾性効果が濃度揺らぎの成長にどのように影響を与えるかを定量的に示すことができる。DO理論の有効性を示すために、本研究ではViscoelastic length(Ve)に着目した。Veは粘弾性効果の及ぶ特徴的な長さであり、それより短い長さスケールでは粘弾性効果により濃度揺らぎのダイナミックスが抑制される。本研究では、相分離初期過程における濃度揺らぎのダイナミックスの測定によりVeを求め、一相領域の濃度揺らぎの緩和過程のダイナミックスと粘弾性測定より求めたVeと比較することにより、理論の有効性を調べた。その結果、粘弾性効果は成長速度を抑制するばかりでなく、初期の支配的な濃度揺らぎの波長にも影響を与えることが分かった。また、一相領域の濃度揺らぎの緩和過程のダイナミックスと粘弾性測定より求めたVeと比較した結果、よい一致を示し、DO理論が動的な非対称二成分混合系の相分離過程をうまく記述することが分かった。

Research Products

• [Publications] Daisuke Yamaguchi, Mikihito Takenaka, Hirokazu Hasegawa, Takeji Hashimoto: "Macro-and Microphase Transitions in Binary Blends of Block Copolymers with Complementarily Asymmetric Compositions"Macromolecules. 34. 1707-1719 (2001)
• [Publications] Nobuyuki Toyoda, Mikihito Takenaka, Shin Saito, Takeji Hashimoto: "Experimental studies of stress-diffusion coupling in semi-dilute polymer solutions. I. 'Viscoelastic length' and viscoelastic effects on early stage spinodal decomposition"Polymer. 42. 9193-9203 (2001)
• [Publications] Mikihito Takenaka, et al.: "Viscoelatic effects in relaxation processes of concentration fluctuations in dynamically asymmetric polymer blends"Physical Review E. 65. 21806-1-21806-9 (2002)