2017 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding and Controlling of Concentration Fluctuation and Heterogeneity in Polymer Reaction System by Spatio-temporal Mapping Analysis
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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 / 不均一性 / 階層構造 / 複合材料 / 熱硬化性樹脂 / 相分離 |
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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・不均一性を正確に理解し、最終的な材料の力学物性を制御することを目的とした。重合（固化）過程における局所領域の物性値を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・解析する。不均一性とその特性長さが材料の巨視的な物性に及ぼす影響を明らかにする。平成29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) 数 nm程度の空間スケールにおける局所物性を解析するため、測定装置を新たにセットアップした。その結果、非晶性高分子に分散させた量子ドット（直径: 7 nm）の変位を検出でき、拡散定数から求めた局所粘度は、バルクの粘度と一致することを確認した。
(2) 感応性高分子水溶液を曇点近傍にて静置すると、系の緩和時間が比較的長くなり、不均一性が発現することを明らかにした。また、ナノセルロース水分散液は、メゾスコピックスケールにおいて不均一であり、その特性長さは超音波照射によって制御できることを明らかにした。さらには、不均一性、ひいては力学物性が制御された高分子複合材料の開発にも成功した。
(3) 付加反応に伴う硬化過程における不均一性の発現についても検討した。その結果、硬化過程において不均一性が発現すること、ならびに不均一性の特性長さが硬化反応の進行に伴い減少することを実験的に示した。また、このような不均一硬化過程は、最終的な材料の巨視的な力学物性に影響を及ぼすことを明らかにした。
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| Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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