ナノ触診原子間力顕微鏡のナノスケール粘弾性計測への発展的拡張

• 研究課題/領域番号: 26288097
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 東京工業大学 (2015-2016); 東北大学 (2014)
• 研究代表者: 中嶋 健 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (90301770)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2016年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2015年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円); 2014年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / ナノ触診 / 粘弾性計測 / 温度時間換算則 / 正接損失像 / 分散地図 / 高分子材料 / レオロジー

研究成果の概要

本研究では弾性率などの力学物性値をナノスケールの空間分解能で画像化できる、研究代表者がこれまで開発してきたナノ触診原子間力顕微鏡を粘弾性計測が可能となるように発展的に拡張した。具体的には広帯域の周波数掃引と温度制御を行えるようにし、それによって線形粘弾性理論の根幹である温度時間換算則における最も重要なパラメーターであるシフトファクターを、巨視的な粘弾性計測装置が計測するそれよりも精密に計測することを目指した。フィラー充填ゴムをモデル試料として行った研究では、損失正接のピークが界面で低周波数側にシフトしていることが判明し、タイヤ業界が開発現場で最も欲している情報を取得することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Size-dependent elastic modulus of ultrathin polymer films in glassy and rubbery states (2016)
  • 著者名/発表者名: Hung K. Nguyen, So Fujinami, Ken Nakajima
  • 雑誌名: Polymer 巻: 106 ページ: 64-71
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2016.10.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elastic modulus of ultrathin polymer films characterized by atomicforce microscopy: The role of probe radius (2016)
  • 著者名/発表者名: Hung K. Nguyen, So Fujinami, Ken Nakajima
  • 雑誌名: Polymer 巻: 87 ページ: 114-122
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2016.01.080
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of dynamical heterogeneities and their time-evolution on the surface of an amorphous polymer (2015)
  • 著者名/発表者名: Hung K. Nguyen, Dong Wang, Thomas P. Russell and Ken Nakajima
  • 雑誌名: Soft Matter 巻: 11 号: 7 ページ: 1425-1433
  • DOI: 10.1039/c4sm02483d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Viscoelasticity of Inhomogeneous Polymers Characterized by Loss Tangent Measurements Using Atomic Force Microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Hung K. Nguyen, Makiko Ito, So Fujinami and Ken Nakajima
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 47 号: 22 ページ: 7971-7977
  • DOI: 10.1021/ma501562q
  • 査読あり
• [学会発表] Rubber-filler interface visualized by nanorheological atomic force microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: Ken Nakajima
  • 学会等名: The Second International Conference on Polymer Science and Engineering
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-12-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Highly heterogeneous nanomechanics of filled rubber systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Ken Nakajima, Xiaobin Liang, Makiko Ito and So Fujinami
  • 学会等名: The International Rubber Conference 2016 (IRC 2016)
  • 発表場所: Kitakyushu, Japan
  • 年月日: 2016-10-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanorheological Investigation of Rubber-Filler Interface (2016)
  • 著者名/発表者名: Ken Nakajima
  • 学会等名: Taiwan-Japan Bilateral Polymer Symposium 2016 (TJBPS 2016)
  • 発表場所: Hsinchu, Taiwan
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AFM Nanomechanics on Various Rubbery Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Ken Nakajima, Xiaobin Liang and Makiko Ito
  • 学会等名: 15th International Seminar on Elastomers and Global Tire Technology Forum (ISE & GTTF 2016)
  • 発表場所: Qingdao, China
  • 年月日: 2016-06-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanomechanics of filled rubber during uniaxial stretch (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Nakajima
  • 学会等名: 2015 National Rubber Information Meeting, 2nd Asia Rubber Tech Forum
  • 発表場所: Xi'an, China
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AFM-based Elasticity and Viscoelasticity Measurements for Polymeric Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Nakajima
  • 学会等名: The 5th International Symposium on SPM Standardization (SPM 2015)
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-05-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] AFM-based viscoelasticity measurement for polymeric materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Ken Nakajima
  • 学会等名: 249th ACS National Meeting & Exposition
  • 発表場所: Denver, Colorado, USA
  • 年月日: 2015-03-22 – 2015-03-26
  • 招待講演
• [図書] 動的粘弾性チャートの解釈事例集 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中嶋 健（分担執筆）
  • 総ページ数: 399
  • 出版者: 技術情報協会