2015 Fiscal Year Annual Research Report
汎用プラスチックのテラヘルツ分光研究と非破壊分析への応用
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26600133
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
有吉 誠一郎 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20391849)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣芝 伸哉 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40635190)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 物理計測・制御 / テラヘルツ分光 / 高分子材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、汎用プラスチックの構造制御や新機能発現という新たな物性研究領域を切り拓くべく、これまで未踏の光領域と称されてきたテラヘルツ光をプローブとした汎用プラスチックの非破壊分析法を確立することを目的とした。具体的には、従来の破壊試験などによって得られる“機械的特性”とテラヘルツ分光による“光学的特性”のスペクトル情報を統合することで、プラスチックの結晶化度や水素結合状態を非破壊で検査する技術的基礎を築くことを目指した。
２年目は汎用プラスチックの動的特性解析として、ポリエチレンテレフタレート（PET）に特に着目し、機械的・熱的変性履歴の異なるPETフィルムのテラヘルツ分光試験を実施した。具体的にはまず、フーリエ変換分光器を用いて、厚さの異なる未変性PETフィルムの広帯域テラヘルツ分光を行った結果、10～20 THz帯に計5個（9.4, 11.5, 13.0, 15.2, 18.9 THz）の吸収ピークが現れることを初めて確認した。次に、各吸収ピークの起源を明らかにするために、機械的変性（引張り方向や強度）や熱的変性（融解温度や冷却速度）を与えた後に分光試験を実施した。特に熱的変性試験では、ホットプレートを用いてPETフィルムを230℃で溶解させ、その直後に2種の冷却方法（急冷と徐冷）により得たサンプルの分光測定を行った。未変性PETフィルムとのスペクトル比較および走査型電子顕微鏡観察の結果、融解後の冷却速度が速いほど、吸収ピークの低周波数シフトと減光定数の変化が顕著に現れることわかり、テラヘルツ帯スペクトルがPETの高次構造や結晶化度を反映することを実験的に示した。
今後、本分光学的手法を他のプラスチック材料にも適用することにより、これまで困難であった非破壊・非侵襲での劣化解析や高次構造の解析への展開が期待される。
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