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テンダーX線極小角散乱法を利用したゴムの三次元網目不均一階層構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K14289
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分35020:高分子材料関連
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

高木 秀彰  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特別技術専門職 (10720261)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワードゴム / 階層構造 / テンダーX線 / 極小角散乱法 / 不均一構造 / 極小角散乱 / 装置開発 / ゴムの網目不均一性 / ゴムの網目構造 / 異常分散 / 網目不均一構造
研究成果の概要

ゴムに存在する不均一階層構造をテンダーX線を利用した極小角散乱法を用いて研究を行った。テンダーX線極小角散乱装置は高エネルギー加速器研究機構のPhoton FactoryのBL-15A2に常設されている小角散乱回折装置を改造することで作製した。改造によって、カメラ長は6.6mとなった。入射X線エネルギー2100eVで、小角分解能が0.0047 1/nmとなり、1μmを超える構造体の評価が行えるようになった。テンダーX線極小角散乱法を用いてフィラー材を含むSBRと含まないSBRを調査したところ、q = 0.016 1/nmに不均一構造に由来するピークの観察に成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

テンダーX線専用の極小角散乱装置の開発に成功し、入射X線エネルギー2100eVで、小角分解能が0.0047 1/nmとなり、1μmを超える構造体の評価が行えるようになった。フィラー材を含むSBRと含まないSBRが持つ不均一階層構造の調査をしたところ、極小角散乱領域にSBRの不均一構造に由来するピークの観察に成功した。
広い階層構造を形成する材料はゴム以外のも多くのポリマー材料で観察されるために、今後はゴム以外の材料にもテンダーX線極小角散乱法を実施できる。テンダーX線小角散乱は世界的にも注目され始めている手法なので、現時点で極小角散乱法まで開発できたのは学術的・工業的にも意義がある。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] ブロック共重合体/ブロック共重合体ブレンドの球状ミクロドメインが作る最密充填格子2019

    • 著者名/発表者名
      TAKAGI Hideaki、YAMAMOTO Katsuhiro
    • 雑誌名

      高分子論文集

      巻: 76 号: 2 ページ: 157-162

    • DOI

      10.1295/koron.2018-0048

    • NAID

      130007618542

    • ISSN
      0386-2186, 1881-5685
    • 年月日
      2019-03-25
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase Boundary of Frank?Kasper σ Phase in Phase Diagrams of Binary Mixtures of Block Copolymers and Homopolymers2019

    • 著者名/発表者名
      Takagi Hideaki、Yamamoto Katsuhiro
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 号: 5 ページ: 2007-2014

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.8b02356

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] テンダーX線を利用したゴム材料の小角散乱実験2019

    • 著者名/発表者名
      高木秀彰
    • 学会等名
      第30回エラストマー討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] テンダーX線を利用した小角散乱法による加硫ゴムの構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      高木秀彰
    • 学会等名
      2019年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Upgrade Design of the Diffractometer for Small Angle Scattering using tender X-ray at BL-15A2 at the Photon Factory2019

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takagi, Noriyuki Igarashi, Yasuko Nagatani, Hiromasa Ohta, Nobutaka Shimizu
    • 学会等名
      Materials Research Meeting 2019 (MRM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放射光テンダーX線を利用した小角X線散乱法によるゴム材料の構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      高木秀彰、五十嵐教之、大田浩正、永谷康子、清水伸隆
    • 学会等名
      日本ゴム協会2018年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 放射光施設PFのBL-15A2に設置したテンダーX線専用の小角X線散乱回折計の現状及びそれらを利用したゴム材料の構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      高木秀彰、五十嵐教之、大田浩正、永谷康子、清水伸隆
    • 学会等名
      第4回材料WEEK
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] PFのBL-15A2に設置されたテンダーX線専用小角散乱回折計の高度化と今後の改造計画2018

    • 著者名/発表者名
      高木秀彰, 五十嵐教之, 大田浩正, 永谷康子, 山本勝宏, 清水伸隆
    • 学会等名
      第32回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] New high-brilliance small angle X-ray scattering beamline, BL-15A2 at the Photon Factory2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takagi, Noriyuki Igarashi, Yasuko Nagatani, Hiromasa Ohta, Takeharu Mori, Takashi Kosuge and Nobutaka Shimizu
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Synchrotron Radiation Instrumentation (SRI2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current status and upgrade design of SAXS/GISAXS experiments using the tender X-RAY energy at BL-15A2 at the Photon Factory2018

    • 著者名/発表者名
      Hideaki Takagi, Noriyuki Igarashi, Yasuko Nagatani, Hiromasa Ohta, Nobutaka Shimizu
    • 学会等名
      XVII International Small Angle Scattering Conference (SAS2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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