Development of characterization technique for design of high-performance nanocomposites based on the correlation between interfacial interactions and properties

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05047
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Watanabe Ryota 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50736832)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 界面 / 複合材料 / 顕微赤外分光法 / 二次元相関解析 / 引張試験 / 配向 / 相互作用 / 化学結合

Outline of Final Research Achievements

We have developed the analytical techniques to characterize the interaction and structures at interface between the polymer matrix and filler of the polymer composites. The interaction and structure at the interface play a key role related to the physical properties of the polymer composites. We have successfully analyzed the interactions and chemical bonds at the matrix-filler interface by combination of the measurement using Fourier transform infrared microscopy, and data mining by two-dimensional correlation analysis and principal component analysis. Furthermore, we directly observe the bond formation process at the interface and elucidate the mechanism of physical property expression related to interfacial adhesion by in-situ measurements by the characterization techniques.

Free Research Field

高分子分析

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノコンポジットは、優れた強度や熱・電気伝導性を有しているため、先端材料として活用されている。近年、部材の樹脂化や薄肉化による軽量化技術が強く求められており、ナノコンポジットへの要求性能が高まっている。そのため、構造と物性の相関を解明し、要求性能の達成に向けた材料設計指針の構築の重要性が高まっている状況である。本研究課題で開発した分析技術群により、ナノコンポジットの機能発現の支配要因である界面構造を評価可能とした。本分析技術は、物性向上にむけた設計指針構築に貢献することが期待される。