2019 Fiscal Year Annual Research Report
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16H02291
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
河原 成元 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (00242248)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 祥正 東京工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (90444190)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | ナノマトリックス構造 / 有機材料 / 無機ナノ粒子 / 高分子マイクロ粒子 / 動的粘弾性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機無機ナノマトリックス構造を有する有機材料としてナノダイヤモンドのナノマトリックス構造を有する天然ゴムおよびシリカナノ粒子のナノマトリックス構造を有する天然ゴムを調製し、力学物性試験およびモルフォロジー観察を行った。
力学物性は、動的粘弾性測定および引張試験を行った。動的粘弾性測定では、貯蔵弾性率、損失弾性率、損失正接の温度および周波数への依存性を測定し、横シフトファクター（aT）と縦シフトファクター（bT）を求めた。ナノダイヤモンドのナノマトリックス構造を有する天然ゴムおよびシリカナノ粒子のナノマトリックス構造を有する天然ゴムのaTはフィラーの充填量に依存しないが、bTは温度に対して正の傾き（フィラーが少量）から負の傾き（フィラーが多量）まで変化した。正の傾きはエントロピー弾性、負の傾きはエネルギー弾性に帰属されていることから、本研究で調製した有機無機ナノマトリックス構造を有する天然ゴムはエントロピー弾性とエネルギー弾性を合わせ持つことが実証された。
モルフォロジー観察は、三次元透過型電子顕微鏡観察（3D-TEM）、三次元走査型電子顕微鏡観察（3D-SEM）、原子間力顕微鏡観察（AFM）、放射光を用いたX線散乱実験を行った。まず、3D-TEM、3D-SEM観察および放射光を用いたX線散乱実験により、無機ナノ粒子のナノマトリックスは、天然ゴムに無機ナノ粒子が密に分散し、無機ナノ粒子間の距離は10 nm以下であることを見出した。次に、AFM観察により、ナノマトリックスは、無機ナノ粒子に結合したバウンドラバーとしての硬い（ガラス化した）天然ゴムに無機ナノ粒子が規則的に分散したナノ構造であることを見出した。これにより、有機無機ナノマトリックス構造を有する天然ゴムのエネルギー弾性はナノマトリックスが無機ナノ粒子とガラス化した天然ゴムに起因するものであることが明らかとなった。
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| Research Progress Status |
令和元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 |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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