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単一分子計測法の高度化による高分子液体のナノ計測とナノ-マクロ物性値間の関係解明

研究課題

研究課題/領域番号 16H04277
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関早稲田大学 (2018)
名古屋大学 (2016-2017)

研究代表者

松田 佑  早稲田大学, 理工学術院, 准教授(任期付) (20402513)

研究分担者 新美 智秀  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70164522)
江上 泰広  愛知工業大学, 工学部, 教授 (80292283)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
キーワード単一分子計測 / 熱物性 / 機械学習 / 高分子膜 / 熱工学 / 流体工学 / 単一分子計測法 / マイクロ・ナノ熱流体工学 / ガラス転移
研究成果の概要

高分子の年間生産量は国内だけでも1000万トンを超え,その成型加工時の高効率化による省エネルギー効果は非常に大きい.高分子材料製品の製造の高度化・高効率化につなげる基盤構築を最終目標に見据え,本研究では,高分子材料製品の加工過程において重要な硬化過程に関して,分子スケールでの熱物性評価を実施し,これとマクロに計測される熱物性データとの関係を明らかにすることを目的とした. 具体的には,単一分子計測(SMT)を実施した.巨視的にみると粘度が一様に上昇していくような高分子膜系において,SMTで計測される微小スケールでは粘性分布に空間的な不均一性が現れていることが分かった.

研究成果の学術的意義や社会的意義

高分子の硬化過程におけるSMT計測を実施した.巨視的には粘度が一様に上昇していくような系において,SMT計測のスケールでは粘性分布に空間的な不均一性が現れていることが分かった.またこのように現れる膜中の粘度の高低分布をみると,柔らかい領域,硬い領域がそれぞれクラスターを形成しており,これらの相関長の経時変化を解析することで不均一分布の性質を調査した.微細なスケールにおける分子個々の熱運動が,マクロスケールで計測される物理量とどのように関係付けられるかに関しては学術的にも非常に興味深い課題であると考えられると同時に,高分子材料製品の製造の高度化・高効率化につなげる基盤構築に有用な知見となる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件)

  • [雑誌論文] Estimation of diffusive states from single-particle trajectory in heterogeneous medium using machine-learning methods2018

    • 著者名/発表者名
      Yu Matsuda, Itsuo Hanasaki, Ryo Iwao, Hiroki Yamaguchi, Tomohide Niimi
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 20 号: 37 ページ: 24099-24108

    • DOI

      10.1039/c8cp02566e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 単一分子軌跡データからのデータ抽出手法の提案2019

    • 著者名/発表者名
      安倍悠朔,松田佑
    • 学会等名
      第14回学際領域における分子イメージングフォーラム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Observation of PDMS curing process using SMT2018

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iwao, Yu Matsuda, Hiroki Yamaguchi, Tomohide Niimi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Flow Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単一分子軌跡計測によるPDMS硬化過程の解析2018

    • 著者名/発表者名
      岩尾亮,松田佑,山口浩樹,新美智秀
    • 学会等名
      第46回可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 単一分子計測解析における統計的機械学習の援用に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      松田佑,花崎逸雄,岩尾亮,山口浩樹,新美智秀
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 単一分子計測解析における統計的機械学習の援用に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      松田佑,花崎逸雄,岩尾亮,山口浩樹,新美智秀
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 単一分子計測法を用いた高分子ネットワーク内での分子拡散の観測2017

    • 著者名/発表者名
      岩尾亮,松田佑,山口浩樹,新美智秀
    • 学会等名
      可視化情報シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Analysis of Curing Behavior of PDMS layer at Single-Molecule Level2017

    • 著者名/発表者名
      Ryo Iwao, Yu Matsuda, Hiroki Yamaguchi, Tomohide Niimi
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single-particle diffusion measurement in a PDMS layer during curing process2016

    • 著者名/発表者名
      R. Iwao, Y. Matsuda, H. Yamaguchi, T. Niimi
    • 学会等名
      4th International Forum on Heat Transfer
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualization measurement of nanoparticle diffusion in a PDMS layer during curing process2016

    • 著者名/発表者名
      R. Iwao, Y. Matsuda, H. Yamaguchi, T. Niimi
    • 学会等名
      The 27th International Symposium on Transport Phenomena
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2022-01-27  

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