2017 Fiscal Year Research-status Report
マルチスペクトル型熱イメージング法による高分子系複合材料の熱伝導特性の高機能化
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16K06768
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森川 淳子 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20262298)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 赤外線カメラ / 赤外吸収スペクトル / 熱イメージング / 熱拡散 / マイクロ流路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度の装置設計と試作を受けて，実際の稼働を開始した。装置設計の最適化を行い，大容量データの高速取得における問題点の改良を行なう傍ら，具体的に，マルチスペクトラム分光熱イメージングデータの取得を開始した．
波長分解能，空間分解能，時間分解能の正確な測定については，バンドパスフィルターや，USAFテストターゲット等を用いた測定により，確認した．相転移，化学反応化のダイナミック測定，スペクトルと熱画像の同時取得を，n-パラフィン，エリスリトール等の潜熱蓄熱材を代表例として，結晶化時の潜熱の発生，伝播と赤外透過スペクトルの相関を，吸収波長毎に，連続温度走査下にて行なった．
さらに，高分子重合反応時の高分子生成界面の赤外分光スペクトルと熱輻射同時測定から，濃度変化に伴う正確な輻射率分布を実験的に校正する手法を提案し，反応界面の微弱な温度上昇を観測することに成功した．化学反応の界面では濃度分布が変化するため、輻射率も変化し、かつ反応による発熱に伴う温度変化についても考慮する必要がある。赤外透過スペクトルと赤外熱輻射の同時測定により、化学組成が変化し、かつ温度も変化する系での輻射率の実験からの導出を可能とした。
一方、複合系熱電材料，空孔やフィラーを含む複雑系の熱伝導を，変調レーザー光照射による光熱変換効果を利用した微小試料内の温度波伝播の解析を行うための装置試作についても着手し、測定と解析のアルゴリズムを考案した．この方法により、複合系の熱拡散率分布測定を２次元まで拡張することを予定している。
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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
マルチスペクトル分光型イメージング法の設計と試作をほぼ順調に進め、特定の振動吸収に対する温度依存性や空間分布を画像として同時取得できるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
複合系へのさらなる本方法の適用を下記により進める。
空孔やフィラーを含む複雑系の熱伝導解析，材料の変形時の吸発熱，破断初期過程の発熱検出，微細部分の融解挙動の解析，結晶化速度と熱伝導の比較，熱の流れと構造の発現，物質間界面における急速熱伝達の解明，ミクロ伝熱・ミクロ欠陥検出を目標に実験を進める．高強度・高断熱性材料の設計に欠かせない独立微細孔と無機・金属フィラー周囲のミクロ伝熱解析を詳細に行う．特定の振動吸収の発熱と，熱伝導性の相関について，逆問題解析も含めて，検討し，測定データを活かした，解析アルゴリズム開発を進める．
高断熱性・高分子複合系材料の設計
複合系のミクロ熱解析に基づき高強度・高断熱性・高分子複合系材料の設計と実際の試作を，ミクロ領域のみでなく，マクロな平均的な熱物性・力学物性も視野にいれて開発を進める．独立気泡の径や割合の制御方法，さらにフィラー混合による複合化の方法を同時に開発しながら，最も性能のバランスに優れた熱材料設計を目指し，具体的に高機能断熱材料を開発するための基本理論を構築する.
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| Causes of Carryover |
理由
集光光学系の設計，確認に時間を要したため、実際の作成の一部を次年度に繰り越したため．
使用計画
本年度は、すべての設計エレメンツの作成までを行う．
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[Journal Article] Nanoscale chemical mapping of laser-solubilized silk2017
Author(s)
Ryu Meguya、Kobayashi Hanae、Balcytis Armandas、Wang Xuewen、Vongsvivut Jitraporn、Li Jingliang、Urayama Norio、Mizeikis Vygantas、Tobin Mark、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
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Journal Title
Materials Research Express
Volume: 4
Pages: 115028～115028
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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