2012 Fiscal Year Annual Research Report
新たに見出した高温相転移現象を利用した超高弾性率・超高強度ナイロン創成への挑戦
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24350123
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
田代 孝二 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60171691)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 太陽 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (90596165)
山本 博子 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (10423592)
田原 大輔 豊田工業大学, 大学院・工学研究科, 研究員 (80469197)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超高弾性率 / 超高強度 / ナイロン / 相転移 / 水素結合 |
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| Research Abstract |
重要な汎用性高分子の力学物性を極限までもたらすことで金属をも凌駕する高分子材料が創成できれば、その材料は社会的にも大きな影響を与え、産業力を高める上でも極めて重要な存在となる。その技術として、ポリエチレンなどで成功したように、超高弾性率と超高強度発現に最も効果的な方法は数百倍にも及ぶ超延伸法である。
脂肪族ナイロンについて申請者らが理論予測した極限力学物性はポリエチレンを凌駕するものである。
これまでに、その極限物性を発現させるべく様々の試みがなされたが、水素結合が分子鎖の動きを抑制しているために超高弾性率・超高強度試料作成に成功していない。
申請者らは、これまでに脂肪族ナイロンの結晶相転移を詳細に調べ、従来の低温相から高温相へのブリル転移に加えて融点直下に新しい相転移を見出した。分子鎖間水素結合がほとんど切断され、分子鎖は鎖軸方向に激しく運動する。この相転移を利用することで超延伸が可能になるはずである。本研究は基礎科学の成果に基づき超高弾性率・超高強度ナイロン創成に新しい発想で挑戦するものであり、産業界に大きく貢献できると信じている。
平成24年度は、融点直下での延伸可能な「温度可変高温引張り装置」を導入した。全体を耐熱性オイルで満たし、試料をセットして、左右のモータで同時に(あるいは片側だけの)延伸を行うように設計されている。延伸条件の設定や安全面での配慮などで予定外の多大な時間が設計段階で要したが、一応完成した。平成25年度は、この装置を用いて、脂肪族ナイロンの配向試料について融点直下での引っ張り実験を行い、超延伸繊維の連続作成を試みる。延伸速度や延伸温度を変え、最適化条件を探るとともに、こうhして延伸して得られた試料について、力学物性、熱物性を評価する。また、広角X線回折、小角X線散乱パターンを測定し、結晶型、結晶化度、結晶サイズ、配向度、高次構造パラメータ(積層ラメラの長周期、ラメラ厚など)を評価する計画である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
平成24年度交付申請書には、ナイロンの高温延伸実験を行うため温度可変高温引張り装置を導入し、それを用いて実際の延伸を行う計画を立てていた。実際に装置を設計し、製作を業者に任せたが、その導入が10月いっぱいまでかかった。その後、実験に取り掛かろうとしたが、もう一つ別の問題が発生してきた。高温で耐え得るオイルの選択である。最初はパーム油を試したが、高温で発煙が激しく使い物にならなかった。現在、シリコンオイルで試しているが、ナイロンの相転移温度との兼ね合いで試行錯誤しているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の延伸装置を用い、かつ適切なオイルを選び、あるいは熱ロールなどほかの手立ても考慮しつつ、超延伸ナイロン試料の作成に挑戦する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
動的構造変化の観測のために、動的解析マイクロスコープの機能拡張を行う予定であるが、直接経費次年度使用額の一部をそれに当てる計画である。
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