2016 Fiscal Year Research-status Report
ナノチップカロリメトリによる高分子ナノ材料のガラス転移機構の解明
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16K05907
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
佐々木 隆 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (50242582)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 聡 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (90313733)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ガラス転移 / ダイナミックス / 高分子ナノシェル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリスチレン、およびパラ位に置換基を有するポリスチレン誘導体高分子のスピンコート薄膜について、ナノチップカロリメトリ法により、ガラス転移を特徴づけるパラメタの測定を行った。変調周波数依存性から得られたフラジリティの値はバルク試料について従来のDSC測定で得られた結果よりも低くなる傾向が見られた。今後、この原因についてさらに検討することとした。一方、動的特性長についてはバルク試料との明らかに有意な差はみられなかった。また、置換基のかさ高さの増大とともにフラジリティが減少する傾向がみられ、バルク試料とよく似た傾向が示された。
ポリスチレン誘導体高分子、およびポリメタクリル酸エステル系高分子について得られたフラジリティと動的特性長との関係から、最近提案されたcooperative string modelに基づいて解析を行ったところ、ほとんどの高分子では協同運動領域内のセグメント数は動的特性長のほぼ2乗でスケールされることがわかった。一方、ポリフェニルメタクリレートについては1.3乗となり、セグメント間の相互作用の異方性がとくに高いことが示唆された。
ポリスチレンと非溶媒液体（イオン液体、ポリエチレングリコールなど）との界面での界面エネルギーの温度依存性を測定したところ、液体の種類によって界面での易動度が異なることが示唆される結果が得られた。
高分子ナノシェルのガラス転移ダイナミックスの検討を行うための試料の合成を行った。コアとなる無機材料として粒径約900 nmの酸化チタン前駆体ゲル微粒子を合成した。これの表面にポリスチレン、およびポリメタクリル酸メチルの薄層シェルを懸濁重合法により形成させた。高分子シェルの厚さを均一に制御するにはさらなる合成条件の検討が必要であることがわかった。
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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
高分子ナノシェルの合成については、酸化チタンコア粒子の合成が予想よりも手間取ったため、予定よりもやや遅れているが、その一方で、フラジリティと動的特性長との相関の解析について、予定していなかった新たな知見が得られた。以上を総合すると、進捗状況はほぼ順調であると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まず、これまでの実験を継続しながらポリスチレン誘導体高分子の薄膜について、バルク試料で得られたようなフラジリティと動的特性長との相関がみられるかどうかを検討する。このような相関関係の膜厚依存性についても実験的に明らかにする。また、薄膜表面に非溶媒液体を塗布した状態で、ナノチップカロリメトリの測定を行い、上記の相関への界面効果を実験的に解明する。
界面効果については、さらに界面エネルギーの測定から得られたデータをもとに、界面近傍でのダイナミックスの評価を行い、上記の薄膜の結果との比較検討を進める。また、金属の真空蒸着における金属原子の高分子表面での二次元拡散から、高分子表面の易動度を評価する手法についても検討を行い、高分子界面でのダイナミックスの補足データとなりうるか検討する。
次に、ポリメタクリル酸エステル系高分子薄膜についても上記と同様の検討を行う。とくに、エステル基がアルキル基系と非アルキル系とで傾向の違いがみられるかに着目する。
フラジリティと動的特性長との相関については、とくに高分子について配置エントロピーの温度依存性を予測できるモデルの検討を行い、エントロピーベースの理論で実験データがどこまで適切に解釈できるかを見極める。
高分子ナノシェルの合成については、これまでの合成実験をさらに継続するとともに、コア粒子として酸化チタン以外に球状シリカ微粒子を用いた合成を行う。後者では粒径分布の狭い試料を準備し、構造が明確でシェル厚が制御された試料を合成する。高分子シェル材料は当初の計画通り、種々のポリスチレン誘導体高分子、およびポリメタクリル酸エステル系高分子とし、懸濁重合法により合成を行う。
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Research Products
(1 results)
