2019 Fiscal Year Research-status Report
THz分光分析方法を利用した新規の繊維製品品質評価方法の提案
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17K00785
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
児山 祥平 信州大学, 学術研究院繊維学系, 助教 (30777818)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 繊維状試料 / THzスペクトル形状 / 延伸繊維 / 未延伸繊維 / 分子構造鑑別 / 偏光方向 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成31年度では延伸・未延伸フィラメント繊維を使用した実験を実施した．各繊維を並列に設置させ，偏光させたTHz光を照射して吸収スペクトルを計測した．その際，THzの偏光方向は繊維軸方向と平行になる方向を0度として30度ずつ回転させて180度（上下を逆にした平行状態）まで7条件とした．また，試料となる延伸・未延伸繊維はX線回折装置にて，繊維の分子構造状態が異なることを確認している．
未延伸繊維では7条件でのTHzスペクトル形状がほぼ同一であり，スペクトルのベースラインだけが異なる結果となった．0度から90度にかけてベースラインが上昇し，90度以降は180度にかけてベースラインが低下した．ベースラインが上下する原因としては，繊維軸方向とTHz偏光方向との位置関係が挙げられる．90度の状態では繊維軸方向と偏光法が直交するため試料を透過するTHz光量が減少し，0度や180度では位置関係が平行であるためTHz光が多く透過したことによりベースラインが変動していた．
一方，延伸繊維では角度を回転させることで特定の波長領域のスペクトル形状が変化することが確認された．0度や180度では4，5，6.5THzにピークが検出され，90度に近づくにつれて6，7THzのピークが大きくなった．90度から180度に回転させた場合でも同様の現象が確認された．また，これらの吸収ピークは未延伸繊維では検出されず，延伸繊維のみの特徴的な吸収ピークであることも示された．
よって，THz分光分析により同材料の繊維でも内部の分子構造状態により計測されるTHzスペクトル形状が異なることが確認され，赤外分光計測では確認できない鑑別ができる可能性を示すことができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
繊維試料を凍結粉砕することなく繊維形状のまま高S/N比のTHzスペクトルを計測できることが明確になった．これにより，繊維を凍結による温度的な影響や粉砕による物理的な影響を受けること無く計測できるようになったため，繊維内部の分子構造をダイレクトに計測できる条件が整備された．
その結果，THz分光分析法を使用することで，これまで他の分光計測では確認できなかった繊維内部の分子構造状態の変化を明確に示すことができた．特にX線回折装置で内部構造が異なることが示されている試料に対して明確な違いを示すことができ，材料や形状に関係なく分子構造の視点から判別できる手法が確立された点は非常に有意であり，繊維製品のより高度な鑑別法が提案できることが示せた．よって，研究の成果としてはおおむね順調であった．
その一方で，本研究を成果として示すための原著論文提出作業において遅れが出ている．本来であれば論文という形式で成果を示す予定であったが，計測結果が確定するまでに時間がかかった，投稿していたが再投稿を要請された2点が原因で研究年度内での原著論文の採択には至らなかった．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の締めくくりとして原著論文の採択を目指す．現在，Taylor & Francis Group社のThe Journal of The Textile Instituteへの投稿を予定している．この投稿において追加実験等が指摘された場合には，学内装置を使用した実験または秋田大学へ出張した実験を実施することも予定している．その際，実験で使用する試料作製も同じく実施する．
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| Causes of Carryover |
当初，研究成果を論文として提出する予定を立てていた．しかし，研究年度内に論文として採択されず，その投稿にかかる費用経費を令和2年度で使用する予定である．その際，追加実験を実施することも予定しており，秋田大学への出張費または学内実験設備使用経費として使用する計画である．
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