| 研究課題/領域番号 |
19H01861
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
畝山 多加志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10524720)
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| 研究分担者 |
土肥 侑也 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10784770)
増渕 雄一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40291281)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | 高分子 / ガラス / レオロジー / 緩和 / シミュレーション / 過渡ポテンシャル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ポリスチレンのような非晶性高分子は高温では流動性を示すが、冷却固化されると流動性を持たない状態(ガラス状態)になる。本研究では、このようなガラス状態中における高分子のダイナミクスをさまざまな手法を組み合わせて調べ、ガラス状態で高分子がどのように運動しているのか、どのように記述すればよいのかを明らかとする。実験的に粘弾性測定、誘電緩和測定、赤外分光測定等の複数の異なる手法を組み合わせることで分子レベルのダイナミクスを調べる。また、得られた実験結果を分子シミュレーションや理論モデル等と比較することでダイナミクスを詳細に調べる。
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| 研究成果の概要 |
高分子溶融体のガラス状態における温度依存する運動をレオロジーや緩和の観点から明かにすることを目指し、特にガラス転移温度以下の低温領域に着目して各種実験やシミュレーション、理論解析を行った。構造の単純なモデル系を用いた実験とシミュレーションから、ガラス転移温度以下の温度領域までレオロジー的には時間温度換算則が成立することがわかった。実験的に高分子ガラスのエージング挙動を調べ、緩和関数の関数形がほぼ変わらないことを見つけた。また、よく知られているように低温領域では分子運動の協同性が高くなるが、そのような運動を過渡ポテンシャルに基づくモデルでうまく記述できることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高分子ガラスはポリスチレンやポリメチルメタクリレートのように日常的に広く使われている材料である。高分子ガラスの運動や物性についてこれまでさまざまな研究が行われているが、流動性を失う特徴的温度であるガラス転移点より低温でのレオロジーの観点からの研究は限定的であった。本研究で低温状態の高分子ガラスの挙動がある程度単純な形で記述できることがわかったため、高分子材料の挙動をより基礎的な視点から理解し、よりよい設計や利用につなげられるものと期待できる。
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