2021 Fiscal Year Annual Research Report
Time-temperature Superposition Principle at Nano-scale Verified by Nanorheological Atomic Force Microscopy
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19H02771
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中嶋 健 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90301770)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノレオロジー原子間力顕微鏡 / 温度時間換算則 / 動的不均一性 / 粘弾性測定 / シフトファクター / フィラー充てんゴム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では研究代表者がこれまで開発してきたナノ触診原子間力顕微鏡（AFM）およびその発展型であるナノレオロジーAFMを用いて、高分子物理学における基礎法則のひとつである温度時間換算則がナノスケールで成立するのか否かを調べることを目的に研究を行った。そのために必要な装置開発も本研究の範囲内で行った。例えば、制御系を見直すことで、測定時間の大幅短縮および測定精度の向上を実現することができ、より信頼性の高い計測技術として進化させることができた。それによって最大６桁に及ぶ広帯域測定が可能な温度可変ナノレオロジーAFM第三世代を開発し、この現象の解明を行うことができた。
本手法では周波数帯域での測定が可能であるので、巨視的な粘弾性測定（DMA）で通常行うマスターカーブの作成を一定温度で実現できる。ここに温度制御を組み込むことで、真の意味での「シフトファクター」を算出できることになる。「シフトファクター」は線形粘弾性理論の基礎中の基礎であり、それが従来よりも精密に計測できることで、この理論の根底を実験的に検証することが可能となった。
このナノレオロジーAFMを利用することで、伸長下にあるゴム材料の不均一構造のナノスケール粘弾性・動的不均一性を有する試料、フィラー充てん;ゴムのナノスケールの界面の粘弾性を測定することに成功し、論文発表まで展開することができた。さらにナノレオロジーAFMの解析に利用する接触力学理論を一から見直し、バルクDMAと定量的に一致する結果を得ることができるようにもなった。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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