Relaxation behavior of polymer glass below glass transition temperature

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H01861
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Uneyama Takashi 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10524720)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 土肥 侑也 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10784770) ; 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 / ガラス / レオロジー / 緩和 / シミュレーション

Outline of Final Research Achievements

We investigated rheological and relaxational properties of glassy polymers by using experiments, simulations, and theoretical analyses. We paid attention to the low temperature region below the glass transition temperature. We performed experiments and simulations to model polymer glass systems with simple structures, and showed that the time-temperature superposition works for rheological properties. In experiments, we also showed that the functional form of the rheological relaxation is not sensitive to the aging. At the low temperature region, glass formers show strongly collective motions. We successfully modeled such collective motions by using the concept of the transient potential.

Free Research Field

レオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高分子ガラスはポリスチレンやポリメチルメタクリレートのように日常的に広く使われている材料である。高分子ガラスの運動や物性についてこれまでさまざまな研究が行われているが、流動性を失う特徴的温度であるガラス転移点より低温でのレオロジーの観点からの研究は限定的であった。本研究で低温状態の高分子ガラスの挙動がある程度単純な形で記述できることがわかったため、高分子材料の挙動をより基礎的な視点から理解し、よりよい設計や利用につなげられるものと期待できる。