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マルチスペクトル型熱イメージング法による高分子系複合材料の熱伝導特性の高機能化

研究課題

研究課題/領域番号 16K06768
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関東京工業大学

研究代表者

森川 淳子  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (20262298)

研究協力者 劉 芽久哉  
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
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード高分子 / 熱イメージング / 赤外線カメラ / 赤外線サーモグラフィー / 相転移 / 輻射率温度校正 / 赤外分光イメージング / サーモスペクトロスコピー / サーモスペクトルスコピー / 熱輻射イメージング / がん細胞 / 赤外吸収スペクトル / 熱拡散 / マイクロ流路 / nアルカン / 結晶化 / 熱収縮 / 機能性高分子材料 / 熱伝導率
研究成果の概要

本研究では、赤外分光型熱イメージング同時測定法の開発を行い、サーモスペクトロスコピーと称する新しい分野を世界に先駆けて切り開いた。この方法によれば、赤外分光スペクトルの空間的な2次元分布(赤外分光イメージング)と熱画像(熱輻射強度分布)(2次元温度分布)を同時に観測し、デジタル画像として保存することができ、世界でも最も高倍率の赤外顕微レンズにより、ミクロスケールの空間分解能を可能とした。熱伝導のミクロスケールの可視化のみでなく、 化学反応や相転移を伴う動的な過程の分光情報も同時に取得することで、熱伝導に及ぼす化学構造の変化の寄与を正確に見積もることができるようになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、赤外分光型熱イメージング同時測定法の開発を行い、サーモスペクトロスコピーと称する新しい分野を世界に先駆けて切り開いた。熱伝導のミクロスケールの可視化のみでなく、 化学反応や相転移を伴う動的な過程の分光情報も同時に取得することで、熱伝導に及ぼす化学構造の変化の寄与を正確に見積もることを可能とした。従来困難であった、化学組成あるいは状態の変化する系での輻射率温度変換による2次元の温度校正を実験的に可能にした。高分子複合系やバイオメディカル分野のサーモスペクトルスコピーによる応用展開では、赤外分光における熱輻射の見積もりの重要性を指摘し、本方法論の有用性を示した。

報告書

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

    (32件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 13件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 13件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件、 招待講演 8件) 図書 (2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Analysis of molecular orientation in polymeric spherulite using polarized micro attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopic imaging2019

    • 著者名/発表者名
      Hikima Yuta、Morikawa Junko、Kazarian Sergei G.
    • 雑誌名

      Analytica Chimica Acta

      巻: 1065 ページ: 79-89

    • DOI

      10.1016/j.aca.2019.02.017

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] High-speed dynamics of temperature distribution in ultrafast (up to 10^8K/s) chip-nanocalorimeters, measured by infrared thermography of high resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Minakov A.、Morikawa J.、Zhuravlev E.、Ryu M.、van Herwaarden A. W.、Schick C.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 125 号: 5 ページ: 054501-054501

    • DOI

      10.1063/1.5066384

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Calibration Procedure for Attenuation Coefficient Measurements in Highly Opaque Media Using Infrared Focal Plane Array (IRFPA) Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Kirchner Sara、Narinsamy Sebastien、Sommier Alain、Romano Marta、Ryu Meguya、Morikawa Junko、Leng Jacques、Batsale Jean-Christophe、Pradere Christophe
    • 雑誌名

      Applied Spectroscopy

      巻: 72 号: 2 ページ: 177-187

    • DOI

      10.1177/0003702817736320

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Microscopic infrared thermography for fast estimation of the thermal properties of thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Godin A.、Palomo del Barrio E.、Morikawa J.、Duquesne M.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 124 号: 8 ページ: 085111-085111

    • DOI

      10.1063/1.5037931

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermal effect on dispersive infrared spectroscopic imaging of prostate cancer tissue2018

    • 著者名/発表者名
      Song Cai L.、Ryu Meguya、Morikawa Junko、Kothari Archana、Kazarian Sergei G.
    • 雑誌名

      Journal of Biophotonics

      巻: 11 号: 12

    • DOI

      10.1002/jbio.201800187

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Infrared thermo-spectroscopic imaging of styrene radical polymerization in microfluidics2017

    • 著者名/発表者名
      Ryu M.、Kimber J.A.、Sato T.、Nakatani R.、Hayakawa T.、Romano M.、Pradere C.、Hovhannisyan A.A.、Kazarian S.G.、Morikawa J.
    • 雑誌名

      Chemical Engineering Journal

      巻: 324 ページ: 259-265

    • DOI

      10.1016/j.cej.2017.05.001

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Orientational Mapping Augmented Sub-Wavelength Hyper-Spectral Imaging of Silk2017

    • 著者名/発表者名
      Ryu Meguya、Balcytis Armandas、Wang Xuewen、Vongsvivut Jitraporn、Hikima Yuta、Li Jingliang、Tobin Mark J.、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1038/s41598-017-07502-3

    • NAID

      120006366663

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Silk: Optical Properties over 12.6 Octaves THz-IR-Visible-UV Range2017

    • 著者名/発表者名
      Balcytis Armandas、Ryu Meguya、Wang Xuewen、Novelli Fabio、Seniutinas Gediminas、Du Shan、Wang Xungai、Li Jingliang、Davis Jeffrey、Appadoo Dominique、Morikawa Junko、Juodkazis Saulius
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 10 号: 4 ページ: 356-356

    • DOI

      10.3390/ma10040356

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanoscale chemical mapping of laser-solubilized silk2017

    • 著者名/発表者名
      Ryu Meguya、Kobayashi Hanae、Balcytis Armandas、Wang Xuewen、Vongsvivut Jitraporn、Li Jingliang、Urayama Norio、Mizeikis Vygantas、Tobin Mark、Juodkazis Saulius、Morikawa Junko
    • 雑誌名

      Materials Research Express

      巻: 4 号: 11 ページ: 115028-115028

    • DOI

      10.1088/2053-1591/aa98a9

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Non-contact temperature field measurement of solids by infrared multispectral thermotransmittance2017

    • 著者名/発表者名
      C. Pradere, M. Ryu, A. Sommier, M. Romano, A. Kusiak, J. L. Battaglia, J. C. Batsale, J. Morikawa
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 121 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4976209

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nano-rescaling of gold films on polystyrene: thermal management for SERS2017

    • 著者名/発表者名
      A. Balcytis, M. Ryu, G. Seniutinas, P. R. Stoddart, M. A. A. Mamun, J. Morikawa and S. Juodkazis
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 9 号: 2 ページ: 690-695

    • DOI

      10.1039/c6nr06904e

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Silk fibroin as a water-soluble bio-resist and its thermal properties2016

    • 著者名/発表者名
      J. Morikawa, M. Ryu, K. Maximova, A. Balcytis, G. Seniutinas, L. Fan, V. Mizeikis, J. Li, X. Wang, M. Zamengo, X. Wang and S. Juodkazisc
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 6 号: 14 ページ: 11863-11869

    • DOI

      10.1039/c5ra20201a

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Microscale spectroscopic thermal imaging of n-alkanes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Ryu, M. Romano, J.C. Batsale, C. Pradere, J. Morikawa
    • 雑誌名

      Quantitative InfraRed Thermography Journal

      巻: 2016 号: 2 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1080/17686733.2016.1234672

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Advanced approaches for micro and nanoscale characterization of thermal tranasport properties in soft materials2019

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Junko
    • 学会等名
      the 6th Thermal Probe Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ナノ・マイクロスケール熱物性測定:最新の測定技術とソフトマテリアルでの実用事例2019

    • 著者名/発表者名
      森川淳子
    • 学会等名
      第1回熱エネルギー利用・変換・制御に関わる革新的材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Micro-scale Infrared Thermography and its Application to Thermo-Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Junko
    • 学会等名
      Micro-scale Infrared Thermography and its Application to Thermo-Spectroscopy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermo-spectroscopy in IR waveband and application to a micro-scale heat transfer2018

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Junko
    • 学会等名
      Progress in photoacoustic and photothermal phenomena: focus on biomedical and nanoscale imaging and NDE
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Non-Contact Thermal Analysis with Fast and Micro-Scale Thermographical Imaging2018

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Junko
    • 学会等名
      MRS2018 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Super-cooling of single micron-sized liquid drops in ultra-fast scanning calorimetry measured by micro-scale thermography2018

    • 著者名/発表者名
      Morikawa Junko, Ryu Meguya, Zhuravlev Evgeny, Schick Christoph
    • 学会等名
      14th Quantitative InfraRed Thermography Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel instrumentation of thermo-spectroscopy; combination of reflectance and transmittance mode applied to the crystallization process on the nano-membrane2018

    • 著者名/発表者名
      Ryu Meguya, Morikawa Junko
    • 学会等名
      14th Quantitative InfraRed Thermography Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Micro-scale temperature measurement at the co-flow interface in the micro-fluidics device2018

    • 著者名/発表者名
      Ryu Meguya, Morikawa Junko
    • 学会等名
      14th Quantitative InfraRed Thermography Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高放熱性コンポジットの熱物性測定2018

    • 著者名/発表者名
      森川淳子
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会 分科企画シンポジウム 無機・有機複合材料で放熱問題に挑む ~物理と応用の最前線~
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent Advances in Measurement Technique of Micro-scale Thermography2017

    • 著者名/発表者名
      Junko Morikawa
    • 学会等名
      QIRT ASIA 2017 (2nd Asian Conference on Quantitative InfraRed Thermography
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ソフトマテリアルの熱物性計測と熱・分光イメージング2017

    • 著者名/発表者名
      森川淳子
    • 学会等名
      応用物理学会フォノンエンジニアリング研究グループ JST「微小エネ」領域合同研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 温度波ならびに熱イメージングによる熱測定法 の開発2017

    • 著者名/発表者名
      森川淳子
    • 学会等名
      第53回熱測定討論会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マイクロ流路中でのスチレン重合反応の熱・赤外分光同時イメージング2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤 泰斗, 劉 芽久哉, 森川 淳子
    • 学会等名
      第52回熱測定討論会
    • 発表場所
      徳島大学 常三島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 赤外線カメラを用いた、ミクロスケール熱・赤外分光 同時イメージングシステムの構築2016

    • 著者名/発表者名
      劉 芽久哉, 佐藤 泰斗, 森川 淳子
    • 学会等名
      第52回熱測定討論会
    • 発表場所
      徳島大学 常三島キャンパス
    • 年月日
      2016-09-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Superimpose signal processing method for micro-scale thermal imaging of solar salt at high temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      J. Morikawa, M. Zamengo, Y. Kato
    • 学会等名
      SPIE2016 DEFENCE+ COMMERCIAL SENSEING
    • 発表場所
      アメリカ合衆国,メリーランド州バルチモア国際会議場
    • 年月日
      2016-04-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] サーマルデバイス~新素材・新技術による熱の高度制御と高効率利用~2018

    • 著者名/発表者名
      森川淳子
    • 総ページ数
      448
    • 出版者
      (株)エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 熱分析(第4版)2017

    • 著者名/発表者名
      森川淳子(分担)
    • 総ページ数
      436
    • 出版者
      講談社
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] ナノ薄膜上に高速応答の温度センサーを製作

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2018/041484.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] A micro-thermometer to record tiny temperature

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/english/news/2018/041483.html

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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