2019 Fiscal Year Annual Research Report
Relaxation behavior of polymer glass below glass transition temperature
| Project/Area Number |
19H01861
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
畝山 多加志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10524720)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
増渕 雄一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40291281)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 高分子 / レオロジー / ガラス / 過渡ポテンシャル |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は理論的にガラス状態の運動を記述するためのモデルの開発と分子シミュレーションによる過冷却状態のモデル系の運動の解析を中心に研究を行なった。過冷却やガラス状態においては分子運動が不均一になる、いわゆる動的不均一性の効果が強く発現することが各種研究において報告されている。動的不均一性は過冷却やガラス状態において重要なものであり、ガラス状態の緩和現象やレオロジーの理解のためには動的不均一性のモデル化は有用である。我々はこれまで現象論的に提唱されていた過渡ポテンシャルを持つ Langevin 方程式 (LETP) に対して、ミクロな運動方程式からのモデル導出を行なった。この研究結果により、動的不均一性を LETP を用いて簡易的に記述することが可能となった。
また、理論やシミュレーションと合わせて、モデル高分子ガラスであるポリスチレンの実験的な測定を行い、いくらか予備的なデータを得た。ガラス転移温度より低温の状態を含む温度範囲にて、同一のポリスチレン試料の線形粘弾性と赤外吸収スペクトルを測定して比較した。線形粘弾性から分子の協同的な運動がどのような温度依存性を示すか、赤外吸収から分子の局所的な官能基の運動がどのような温度依存性を示すかを調べた。当初の予想通り両者は一致しなかった。赤外分光では複数の官能基の運動の情報を得ることができるが、温度依存性は官能基や運動モードによってそれぞれ異なっていることがわかった。今後詳細な測定と解析を行なうことで高分子ガラスの運動について有用な知見が得られそうであることがわかった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理論モデリング、シミュレーションについては当初の想定よりも順調に進行していると言える。特に、過渡ポテンシャルの理論 (LETP) を定式化できたことは今後の研究だけでなく関連する周辺分野の研究にも波及効果を与えるものと期待できる。一方、実験については赤外分光測定や線形粘弾性測定である程度のデータを得ることに成功しているものの、まだ測定データの品質に問題がある。また、誘電緩和測定については測定の途中である。実験装置やサンプルの調整を行い、今後高品質なデータを定常的に取得できるようにする必要がある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
理論やシミュレーションについては今後より高度・発展的なモデリングを行なうとともに、実際の実験系と比較可能なモデル高分子ガラス系のシミュレーション等を行なっていく予定である。過渡ポテンシャルの理論はある程度の成功を収めているものの、まだ改良の余地や発展の余地が見られる。過冷却・ガラス系以外への適用も視野に入れつつ研究を進めていく。
実験については今年度は現有する高精度なレオメータに固体状態の試料を測定するためのオプションを設置する等して、高精度な測定が行なえるようにすることを予定している。合わせて、昨年度導入した赤外分光や誘電緩和測定装置の整備、サンプルの調整方法の改善等を試みる。
|
