2015 Fiscal Year Annual Research Report
時空間マッピング解析に基づく重合反応系の濃度揺らぎと不均一性の理解・制御
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15H05496
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
春藤 淳臣 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40585915)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | マイクロレオロジー / 局所物性 / 不均一性 / サイズ依存性 / ソフトマテリアル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ソフトマテリアルは、巨視的に流動する液体状態であっても微視的には濃度ゆらぎが存在し、観測時間が系の緩和時間よりも十分に短い場合、すなわち系が固体として振る舞う場合、濃度揺らぎの凍結に起因する不均一性が発現する。本研究では、高分子重合系における濃度揺らぎ・不均一性と生成した高分子の一次構造との相関を正確に理解し、高分子の一次構造を制御することを目的とする。重合過程における局所領域の粘弾性関数を重合系中の空間座標に対してマッピングし、濃度揺らぎ・不均一性を可視化する。とくに、重合の進行に伴い (1) 高分子の絡み合いがどのように発展するのか、あるいは (2) 高分子がどのように生長するのか明らかにする。平成27年度に実施した具体的な項目と主な研究成果を以下にまとめる。
(1) サイズの小さな粒子の変位を精度よく検出するため、測定装置に蛍光ユニットをセットアップし、微粒子からの蛍光を電子増倍電荷結合素子 (EMCCD) カメラにて検出できるようにセットアップした。その結果、直径50 nm程度の微粒子の動きを評価できることを確認した。
(2) 超分子ポリマーから形成される物理ゲルの局所物性とその空間分布を評価した。その結果、ゲルの物性は空間的に不均一であり、その程度は観測する空間スケールに依存することを明らかにした。
(3) 酸化グラフェンが水中で形成するネマチック液晶の局所物性を評価した。その結果、液晶は不均一であり、液晶中には粒子の異方的な熱運動を誘起する階層構造が存在することを明らかにした。
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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
当初の目的・実施項目として、初年度に (1) 測定装置の改良とその検証、(2) 局所領域における物性解析、また、次年度以降に、(3) 重合固化過程におけるマッピング解析、(4) 階層的な不均一性の解析、(5) 不均一性と高分子の一次構造の相関解明を設定した。
平成27年度は当初の計画に従って、実施項目(1) 装置の改良を行い、直径数十nm程度の粒子の変位を精度よく検出することに成功した。また、実施項目 (2) を実施し、ゲルおよび液晶の物性は空間的に不均一であることを明らかにした。さらには、不均一性の程度は観測する空間スケールに強く依存することも見出した。研究成果は学会にて発表済みであり、その一部は学術論文として投稿準備中である。以上の理由により、おおむね順調に研究が進展したと判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度では、ゲルおよび液晶の不均一性に関する有用な知見が得られた。それを踏まえて、今後、下記を重点的に実施する予定である。
粒子の熱運動解析による重合系中の不均一性評価について検討する。系中の異なる場所に存在する微粒子の熱運動を解析することによって、不均一性に関する情報を抽出する。また、粒子サイズを変えることによって、そのサイズに応じたスケールでの局所物性を評価する。
高分子溶液の固化過程における不均一性とその空間スケールを評価し、濃度揺らぎの凍結とそれによる不均一性の発現を理解する。得られた固体材料の力学物性を評価し、階層的な不均一性と巨視的な材料との物性の相関を明らかにする。最終的には、高分子重合系における濃度揺らぎ・不均一性と生成した高分子の一次構造との相関を正確に理解し、高分子の一次構造制御を試みる予定である。
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Research Products
(21 results)
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[Presentation] 超分子ヒドロゲルの時空間依存不均一性2015
Author(s)
松本裕治, 春藤淳臣, 松本圭吾, 大野正司, 水流添暢智, 後藤雅宏, 田中敬二
Organizer
第65回高分子学会年次大会
Place of Presentation
札幌コンベンションセンター（北海道）
Year and Date
2015-05-27 – 2015-05-29
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[Presentation] 酸化グラフェン液晶の空間不均一性2015
Author(s)
春藤淳臣, 堀耕一郎, Lee, Kyungeun、Kim, Sang Ouk, 田中敬二
Organizer
第65回高分子学会年次大会
Place of Presentation
札幌コンベンションセンター（北海道）
Year and Date
2015-05-27 – 2015-05-29
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