Molecular-level understanding of polymer-based adhesive interface by chemical-state mapping using soft X-rays

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02702
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Yamane Hiroyuki 国立研究開発法人理化学研究所, 放射光科学研究センター, 客員研究員 (50402459)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 接着 / 高分子 / 複合材料 / 化学結合 / 軟X線顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

Adhesive bonding is an interfacial phenomenon that is critical for assembling polymer-matrix composite materials, enabling them to maintain their lightweight and high-stiffness properties. However, the lack of understanding of the adhesion mechanisms at the molecular level has limited the reliability of adhesive bonding for industrial uses.
In this project, using soft X-ray microscopy, we demonstrate the visualization of one of the important factors of adhesion; that is, physical and chemical states at the adhesive interface. We succeeded in observing multiscale phenomena in the adhesion mechanisms, including sub-mm complex interface structure, sub-μm distribution of the functional groups, and molecular-level covalent-bond formation.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

様々な工業製品の実装において接着は製品の性能や寿命を決める問題として広く認識されている。本課題で得られた研究成果を実験を実施したSPring-8を通じてプレスリリースを行った結果、様々な企業から本研究で確立した方法論についての問い合わせを受けている。このプレスリリースの内容は工業系の商業誌「月刊JETI, 2023年5月号」でも紹介されている。さらに、各種学会での招待講演の依頼もきており、学術的にも社会的にも波及効果のある成果が得られたと考えている。