2013 Fiscal Year Annual Research Report
高分子ブレンド中の鎖ダイナミクスと相成長の非線形フィードバック
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24245045
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
渡辺 宏 京都大学, 化学研究所, 教授 (90167164)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松宮 由実 京都大学, 化学研究所, 助教 (00378853)
増渕 雄一 京都大学, 化学研究所, 准教授 (40291281)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 高分子ブレンド / 鎖ダイナミクス / 絡み合い / 相分離 / 相成長ダイナミクス / 非線形フィードバック / 局所摩擦 / 熱力学的拘束 |
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| Research Abstract |
ポリイソプレン (PI) を成分とするブレンド系に対して誘電緩和挙動、粘弾性緩和挙動を詳細に検討し、単分散系における鎖の緩和機構について検討した。その結果、単分散系における直鎖 PI の誘電緩和関数 F(t) と粘弾性緩和関数 m(t) が「完全管膨張」に対応する関係式 m(t) ~ F(t)*F(t) を満たしているにもかかわらず、直鎖 PI の reptation 運動はこの完全膨張管の中で揺らいでる部分的膨張管に沿って起こっていることが明らかとなった。また、この分子描像に基づいて成分間の運動のカップリングを考慮し、ブレンド中の成分の緩和時間に対するモデルを定式化した。このモデルは、データを良く記述した。
さらに、単分散系における星形 PI については、F(t) と m(t) が「部分的管膨張」に対応する関係式 m(t) ~ F(t)/b(t) (b(t) は平衡化セグメント数) を満たしているにもかかわらず、星形 PI の arm retraction 運動はこの部分的膨張管の中で揺らいでいる細い経路に沿って起こっていることを見出した。この結果は、従来の定説を完全に覆すものである。
上記の結果から、高分子鎖は、その応力レベルを支配する粗視化長と緩和時間を支配する粗視化長という２種類の粗視化長を持つことが明らかとなった。この知見は、異種成分のブレンドの相分離課程における成分鎖の運動を考える上で極めて重要となる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ブレンド中の絡み合い成分鎖の運動を記述するためには、運動の経路を明確にする必要がある。従来の定説では、鎖は完全膨張管あるいは部分的膨張管に沿って運動すると考えられて来たが、今回の研究はこの定説を覆し、鎖は管中で揺らいでいる細い経路に沿って運動していることを明らかにした。この理解は、ブレンド系の相成長ダイナミクスの記述の基本となる。この点から、本研究はおおむね順調に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験的に得る鎖の絡み合い長と摩擦係数、さらに運動経路の長さに基づいて時間依存型 Ginzburg-Landau (TDGL) 理論を修正し、異種成分のブレンド系の相構造の時間発展を予想する。この予想を散乱測定の結果と比較して、実際の相分離時における鎖ダイナミクスと相成長の非線形フィードバックの効果について考察を加える。
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