| 研究課題/領域番号 |
19H02782
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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35020:高分子材料関連
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| 研究機関 | 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部) (2021)
豊田工業大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
田代 孝二 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部), あいちシンクロトロン光センター, 上席研究員 (60171691)
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| 研究分担者 |
山元 博子 公益財団法人科学技術交流財団(あいちシンクロトロン光センター、知の拠点重点研究プロジェクト統括部), あいちシンクロトロン光センター, 技術研究員 (10423592)
Mengfan WANG 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), ポストドクトラル研究員 (30817862)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 高分子 / 絶縁破壊 / 高電場 / 階層構造変化 / 放射光X線散乱 / 赤外スペクトル / 同時測定 / 高速時間分解測定 / ポリフッ化ビニリデン / 広角X線回折 / 小角X線散乱 / 赤外分光 / 結晶相転移 / 絶縁破壊現象 / フッ素系高分子 / ポリプロピレン / X線散乱 / 双極子反転 / 階層構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ポリフッ化ビニリデンなど誘電物性に優れた種々の高分子フィルムを対象に、高電圧印加時の階層構造変化過程を広角・小角X線散乱および透過赤外スペクトルの同時高速測定実験に基づき詳細に追跡する。その結果に基づき、それらフィルムの絶縁破壊機構を様々の階層構造から解明するとともに、絶縁破壊に強い高次構造、分子鎖集合状態を探り、究極的には、そのような物性を有する新しい高分子化学構造を探り出す。
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| 研究成果の概要 |
高分子の絶縁破壊は未だに謎である。試料外観変化の観察などから様々の破壊機構が提案されているが、電場下での内部構造変化を実際に見ていない段階では想像に過ぎない。本研究では、分子構造、結晶構造、非晶構造、そして結晶相と非晶相とが複雑に絡んだ高次組織構造と、様々のレベルでの階層構造が高電圧印加下で引き起こす変化を明らかにすることを目的とした。実際にはフッ素系高分子を対象とし、低電場から高電場に至る連続プロセスにおける広角・小角X線散乱および赤外スペクトルの同時かつ高速時間分解測定を放射光X線照射下で行った。極めて困難な実験であったが、世界に先駆けて成功し様々の新しい概念を抽出できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
高電圧を与えた場合に生じる高分子フィルムの内部構造変化を様々の観点からX線散乱および赤外スペクトルの同時高速時間分解測定によって追跡したが、極めて特異な実験系であり世界的にも全く試みられたことのないテーマであった。測定データ、そこから抽出された構造変化やその機構の概念は電場印加時の階層構造変化を追跡する上で基礎科学的に重要なものである。工業的には、今後重要となる電気自動車における高電圧用コンデンサーの改良、ロボット工学における圧電センサーの誤作動防止、高電圧電線ケーブルの安全性向上など、絶縁破壊現象が常に付きまとっている我々の社会生活にも有用な知見としてフィードバックされると期待している。
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