| 研究課題/領域番号 |
22K04718
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
渡邉 亮太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (50736832)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023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)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 高分子複合材料 / 界面 / 劣化 / 分子スケール / 主成分分析 / 発生ガス-質量分析法 / 飛行時間質量分析計 / データマイニング / 赤外分光法 / 強度・耐久性 / 界面構造 / 顕微赤外分光法 / 熱分解挙動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
繊維強化樹脂の「高分子と繊維界面の化学結合」を分子スケールで解析する手法を新たに構築し、高強度・高耐久性を発現するメカニズムを解明する。課題遂行においては、顕微分光法や熱分解分析法等の分析機器、および、独自の統計・数学的データマイニングを活用し、界面構造情報を高感度で捉える。本課題の遂行により、繊維強化樹脂の高強度や高耐久性をもたらすメカニズムに基づいた最適な界面設計指針を提案し、従来の限界を超える機能の発現および材料開発の効率化・迅速化を可能にする。
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| 研究実績の概要 |
繊維強化樹脂などの高分子複合材料の強度や耐久性に影響すると考えられている、高分子と無機フィラー界面の接着状態や、加熱や光などによる高分子劣化の構造を、分子スケールで解析する手法を新たに構築し、強度・耐久性を支配するメカニズムについての知見を得るための取り組みを進めてきた。
令和４年度では、発生ガス-質量分析法と、データマイニング（主成分解析）を組み合わせた手法を開発し、これを活用することで、複合材料の高分子成分として汎用的に使用される熱硬化樹脂の劣化による架橋構造の変化や、酸化による官能基の変化を明らかにした。
令和５年度では、上記技術の高度化に資する取組みとして、質量分析装置として飛行時間質量分析計を導入した、発生ガス-高分解能質量分析法と、データマイニング手法（主成分解析およびケンドリックマスディフェクト解析）を組み合わせた新規分析技術を開発した。発生ガス-高分解能質量分析法により得られる、昇温過程で発生する熱分解生成物の精密質量から、ナノダイアモンドと高分子からなる複合材料の劣化成分の精密構造や劣化挙動を明らかにするとともに、ナノダイアモンドのラジカルスカベンジャーとして機能し、材料の劣化耐久性向上に優れた効果をもたらすことを見出した。
今後は、開発した分析技術を、各種高分子材料や複合材料の構造解析において広く活用できる分析技術として構築するための知見拡充にむけた取り組みを推進する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高分子複合材料の劣化成分の精密構造を高感度で解析可能な新規分析手法の開発に成功しており、当初の予定通り研究が進行している。
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| 今後の研究の推進方策 |
開発した構造解析技術について、各種高分子材料および複合材料の評価技術として構築するための検証を行う。
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