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高分子材料内の3次元配向分布可視化法の検討と熱伝導性制御への応用

Research Project

Project/Area Number 12J09326
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

引間 悠太  京都大学, 大学院工学研究科, 助教

Project Period (FY) 2012 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords赤外分光イメージング / 偏光 / ATR法 / 高分子球晶 / 分子配向 / 複屈折
Research Abstract

昨年度に引き続き、赤外分光イメージング法を用いた高分子材料中の3次元分子配向評価法について検討を行った。昨年度までは実験設備の都合上、透過光学系による測定・評価を行っていたが、この光学系では原理上フィルム状試料の面内方向の分子配向しか評価を行うことができなかった。そこで本年度は当初の研究計画で提案していた減衰全反射(ATR)法の光学系で評価を行った。ATR法の光学系と赤外分光イメージングを組み合わせたATRイメージング法と、研究代表者がこれまでに取り組んできた偏光解析技術を1組み合わせることで3次元分子配向の可視化技術が実現できるかを、特徴的なバンド構造を有するポリ-(R)-3-ヒドロキシ酪酸(PHB)の球晶をモデル試料として検証を行った。
昨年度までに使用してきた赤外分光イメージング装置と本年度に使用した装置では、同じ透過法の光学系であっても検出器や移動ステージの有無といったイメージング計測の原理が異なったため、これまでに用いてきた偏光解析技術が利用できるか、再現性の確認をまず行った。PHB球晶中の分子配向の面内分布にっいて研究代表者が以前提案した4偏光法を用いて評価を行ったところ、過去の結果と同様の結果が得られ、解析法の信頼性を確認することができた。
続いてATRイメージングの光学系に偏光を組み合わせた実験を試みた。従来法で用いられてきたp-偏光、s-偏光だけでなく、それらの中間の偏光状態においてPHBバンド球晶の測定を行った際にどのような赤外吸収像が得られるかを調べた。その結果、面内方向の分子配向状態に従って、各偏光における吸光度分布に変化が観察された。またバンド構造は判然としなかったが、偏光依存性のみを抽出するデータ処理を行ったところ、バンド構造に対応する変化が観察されることが確認できた。
さらに詳細に各偏光状態における試料表面での電場の3次元異方性について解析を行うことで、高分子球晶のATRイメージが示した偏光依存性の解釈を行うことができた。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Wavenumber Dependence of FT-IR Image of Molecular Orientation in Banded Spherulites of Poly(3-Hydroxy Butyrate) and Poly(L-Lactic Acid)2013

    • Author(s)
      Yuta Hikima, Junko Morikawa, Toshimasa Hashimoto
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 46 Issue: 4 Pages: 1582-1590

    • DOI

      10.1021/ma302560q

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Imaging of Two-Dimensional Distribution of Molecular Orientation in Poly(ethylene oxide) Spherulite Using IR Spectrum and Birefringence2012

    • Author(s)
      Yuta Hikima, Junko Morikawa, Toshimasa Hashimoto
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 45 Issue: 20 Pages: 8356-8362

    • DOI

      10.1021/ma3010372

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 赤外分光イメージングによるpoly((R)-3-hydroxybutyrate) (PHB)バンド球晶の分子配向分布の可視化2013

    • Author(s)
      引間悠太, 森川淳子, Sergei, G. Kazarian
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢(日本)
    • Year and Date
      2013-09-12
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular Orientation Imaging of Poly (Hydroxybutyrate) Banded Spherulite Using ATR FT-IR Spectroscopic Imaging2013

    • Author(s)
      Yuta Hikima, Junko Morikawa, Sergei, G. Kazarian
    • Organizer
      7th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS7)
    • Place of Presentation
      神戸(日本)
    • Year and Date
      2013-08-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Two-dimensional molecular orientation analysis of poly (L-lactic acid) and poly (hydrowbutvrate) spherulites using FT-IR imaging method2013

    • Author(s)
      Yuta Hikima, Junko Morikawa, Toshimasa Hashimoto
    • Organizer
      19th European Symposium on Polymer Spectrosccpy (ES0PS19)
    • Place of Presentation
      プラハ(チェコ)
    • Year and Date
      2013-07-09
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Two-dimensional Molecular Orientation Analysis of Polymeric Spherulite using FT-IR Imaging Method2012

    • Author(s)
      Yuta Hikima
    • Organizer
      15th International Congress on Thermal Analysis and Calorimetry
    • Place of Presentation
      近畿大学(大阪)
    • Year and Date
      2012-08-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 偏光高速度カメラと赤外分光イメージングによる一軸延伸ポリカーボネートフィルム分子配向分布の可視化2012

    • Author(s)
      引間 悠太
    • Organizer
      第61回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(横浜)
    • Year and Date
      2012-05-31
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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