2011 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ力学物性マッピング手法による熱可塑性エラストマーの研究
| Project/Area Number |
21350120
|
|---|
| Research Institution | Tohoku University |
|---|
Principal Investigator |
西 敏夫 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (70134484)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中嶋 健 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 准教授 (90301770)
|
|---|
| Keywords | ゴム材料 / 熱可塑性エラストマー / 原子間力顕微鏡 / ナノ力学物性マッピング / ブロックコポリマー |
|---|
| Research Abstract |
本研究ではラボレベルで混練・射出成形可能な装置を導入し、実用的な熱可塑性エラストマー製品に近い試料を作成し、我々のグループで開発してきた原子間力顕微鏡を基礎に据えた「ナノ力学物性マッピング手法」によって熱可塑性エラストマーの特異な力学物性をナノスケールで調べることを目的とした。通常、原子間力顕微鏡は試料の凹凸を測定するためのツールとして利用されるため、試料が変形しては困る。従って、試料の弾性率に比較して軟らかい探針を使う必要があるが、発想を転換して試料を積極的に変形し、その変形量から試料の力学的物性値を検出しようとするのが本手法である。この発想から、本手法では弾性率や凝着エネルギー、粘性に起因するエネルギー散逸などを画像として表すことができる。従来の構造解析手法では構造が解析されたその位置での物性評価を行うことは難しいが、本手法では同一視野で構造と物性の評価が行えるので有利であった。
最終年度である平成23年度はこれまでに続き、熱可塑性エラストマーの代表的存在であるブロックコポリマー試料への応用を行った。既に投稿論文の中で示してきたように我々の手法を用いるとブロックコポリマーのミクロ相分離構造の各部分での弾性率や凝着の違い、粘性起源のエネルギー散逸の違いを画像化することができた。また高勇断をかけて作成した試料では、溶液からのスピンコートで作成したフィルムに十分な熱処理を施した試料とは全く異なるモルフォロジーが得られることが分かった。さらに弾性率の二次元分布とGPCによる測定から高勇断をかけて作成した試料では鎖の切断が生じており、その結果がマクロスケールでの引っ張り強さの低下に繋がっていることを明らかにできた。ミクロ構造とマクロ物性の相関を明らかにすることができた本研究の波及効果は非常に高いと考えている。
|
