Development of time-dependent stain observation system for macromolecular destruction phenomenon probed by terahertz spectroscopy

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18H02040
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35020:Polymer materials-related
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: Watanabe Shinichi 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10376535)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: テラヘルツ分光 / 黒色ゴム材料 / ポリ乳酸

Outline of Final Research Achievements

We have developed a terahertz spectroscopy system to dynamically capture the changes in physical properties of polymeric materials, such as crystallization of plastics and stress softening of rubber. We succeeded in capturing temporal changes of terahertz dielectric responses of polylactic acid film sample before and after the glass transition and crystallization after heating the sample. We also succeeded in inferring the shape change of carbon black aggregates contained in a rubber sample from a dielectric response change in terahertz frequency region caused by stretching the sample.

Free Research Field

光物性物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

実用化が進む高分子材料の信頼性を向上させるためには、高分子材料物性の時間変化をプローブすることが非常に重要である。特に、材料の結晶化や応力軟化はその力学的特性に大きな影響を与えるため、これらを非破壊でプローブする技術開発は重要である。本プロジェクトにより、非破壊計測であるテラヘルツ分光法を用いて高分子材料の結晶化や、応力軟化に伴う材料内部の構造変化を検出できたことは、大きな社会的意義がある。また温度変化に伴う高分子鎖の熱運動の変化や、結晶化に伴う化学結合の変化をテラヘルツ分光でプローブできることを示し、学術的にも大きな進展を与えた。