Dynamics of polymer materials affected by adsorbed molecules from gas phase

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02768
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Aoki Hiroyuki 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究主幹 (90343235)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮崎 司 京都大学, 産官学連携本部, 特定教授 (70789940)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 高分子薄膜 / 中性子反射率 / 分子運動性

Outline of Final Research Achievements

A novel method using neutron reflectometry has been developed to evaluate the effect of the absorption of gas molecules in an atmosphere on the physical properties of polymeric materials. By using deep learning, the statistical noise in the neutron reflectometry data were removed to achieve highly accurate analysis. This method has succeeded in improving the resolution of time-resolved measurements by more than one order of magnitude, which was previously several minutes or longer, and has made it possible to evaluate the dynamics on the order of seconds. By applying this method to the measurement of structural change of polymer film in solvent vapor, we succeeded to examine the processes of the absorption of solvent molecules into the polymer film and of structural change of the film in real time.

Free Research Field

高分子物性

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究ではディープラーニングを応用した新しい中性子反射率の解析技術を開発することで、高分子材料中への気体分子の吸収過程を直接評価することを可能にした。これにより、従来の手法では不可能であった速い構造変化を評価できるようになり、気相からの分子の吸収プロセスと、物性変化の基礎を明らかにすることができた。本研究によって得られた知見は、高湿度環境中に置かれた材料の特性変化や安定性を支配するメカニズムにも関与するものであり、材料開発における設計指針を与えるものである。