| 研究課題/領域番号 |
20K15345
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 北陸先端科学技術大学院大学 (2021)
名古屋大学 (2020) |
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研究代表者 |
木田 拓充 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (40866290)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | ひずみ硬化 / 結晶性高分子 / 力学物性 / タイ分子 / 分子量分布 / ポリエチレン / ひずみ硬化挙動 / 一軸延伸 / 応力-ひずみ曲線 / 力学応答 / 応力-ひずみ挙動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
結晶性高分子材料のひずみ硬化現象は、材料の強度および靭性といった破壊現象に関わる重要な変形挙動であり、分子デザインによるひずみ硬化性の制御は高分子材料分野における長年の課題である。本研究では、エチレンおよびα-オレフィンのリビング重合が可能な新規錯体を用いることで、分子量や分子量分布、分岐構造といった分子構造を精密に制御した試料を自在に合成し、ひずみ硬化挙動を評価することで、ひずみ硬化挙動の新規分子論モデルの提唱に挑む。
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| 研究成果の概要 |
ポリエチレン(PE)に代表される結晶性高分子材料は、破壊に至る前段階で応力値が増加する"ひずみ硬化"が観察される。ひずみ硬化性は材料強度や耐久性に強く寄与するため、より高性能な高分子材料を開発するためにはひずみ硬化挙動のメカニズム解明が必要不可欠である。
本研究では特定の分子量成分量を制御した試料を調製した。母材の平均分子量が約10万の試料に対して、分子量が約30万以下の成分量はひずみ硬化性に影響しないが、分子量が30万以上の成分が増加するとひずみ硬化性が劇的に改善した。これらの結果は、結晶層を6枚以上連結するタイ分子が応力伝播素子として有効に働き、ひずみ硬化性を支配していることを示している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
結晶性高分子のひずみ硬化挙動はこれまで精力的に研究が行われてきた。特に、超高分子量の分率を増加させることでひずみ硬化性が向上することは報告されてきたが、ひずみ硬化性向上のメカニズムは理解されていなかった。本研究の成果を用いれば、ひずみ硬化性を効果的に改善するために必要な分子量分布を予測することが可能となり、従来の結晶性高分子と比較して劇的にひずみ硬化性および強度を改善することが可能となる。本研究ではPEをモデル試料として用いているが、ポリプロピレンなど他の結晶性高分子にも適用することができ、多くの結晶性高分子の物性改善が期待される。
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