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コンピュータ支援光照射法を用いた高分子混合系の定常非一様な相分離挙動に関する研究

公募研究

研究領域非平衡ソフトマター物理学の創成に関する総括研究
研究課題/領域番号 21015018
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都工芸繊維大学

研究代表者

宮田 貴章  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (50188827)

研究分担者 則末 智久  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (40324719)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
2010年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2009年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
キーワード高分子構造・物性 / 共焦点顕微鏡 / 開放系 / 相分離 / 構造の選択 / 時間変調光 / 空間変調光 / 反応誘起ひずみ / Mach-Zehnder干渉計 / ガラス転移温度
研究概要

本研究では、光反応を用い、高分子を含むモノマー第二のモノマーの重合反応を起こすことにより、混合系を不安定化させ、高分子・高分子の相分離を誘発した。高分子系の挙動はその粘弾性で特徴づけられる。反応によって形成されるモルフォロジーが混合系内に形成されつつ高分子とそのネットワークの緩和過程に影響されるため、当研究室で開発した「コンピュータ支援光照射(CAI)法」で相分離を誘起し、モルフォロジーに及ぼす高分子ネットワークの緩和を時空間的に制御した。得られた主な結果は以下の通りである。
1)モルフォロジーの秩序に及ぼす断続の光照射の効果:
光架橋性ポリスチレンのメチルメタクリレートモノマー溶液を365nmの紫外光を連続的に照射すると相分離が誘発され、球状ドメインが生成され、ある程度相分離が進むとこれらの球状ドメインが六方充填構造(Hexagonal相)に変わることがわかった。ここで、光強度や照射時間を変えずに、照射の最中に一定の停止時間を導入すると、Hexagonal 相が乱れ、長い停止時間を導入すると、その乱れが増加し、最後に構造が完全にランダムになった。これらの結果は、反応相分離系は典型的な競合系の一つであることが明らかであり、また光照射の断続的に中止させると、この競合過程も断続的に中止するため、構造の乱れが発生することが結論できた。
2)モルフォロジーの秩序性に及ぼす空間変調光の照射の効果:
空間変調光で相分離を引き起こすために、CAI法でストライプ状の光ON-OFFパターンを作製して、顕微鏡上で試料に照射し、モルフォロジーの時間変化をin situ観測した。結果として、モルフォロジーはストライプの間隔に強く依存することがわかった。光を照射すると、光の弱い領域に連続相ができ、また光の強い領域ではサラミ構造が得られた。さらに、光の空間周期を狭めると、ある限界を超えたらサラミ構造が出現しなくなり、また光強度の弱い領域にはドロップレットを含めた連続相が得られたことがわかった。サラミが出現するためには、相分離する空間がサラミの平均直径の2倍が必要であることがわかった。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2011 2010 2009

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Formation and Relaxation of the Elastic Strain Generated by Photo-curing in Polymer Blends Monitored by Mach-Zehnder Interferometry2011

    • 著者名/発表者名
      D.-T.Van-Pham, et al.
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 52 ページ: 739-745

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Design and Morphology Control of Polymer Nanocomposites Using Light-Driven Phase Separation Phenomena2010

    • 著者名/発表者名
      D.-T.Van-Pham, et al.
    • 雑誌名

      Advances in Natural Sciences : Nanosci.Nanotech.

      巻: 01

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Polymer Materials with Spatially Graded Morphologies : Preparation, Characterization and Utilization2010

    • 著者名/発表者名
      D.Fujiki, et al.
    • 雑誌名

      Advances in Natural Sciences Nanosci.Nanotech.

      巻: 01

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of New Treatment Methods for "Reading" of the Complex Capacitance : a Quantitative Description of the Aging Phenomenon in Polymer Glasses2010

    • 著者名/発表者名
      R.R.Nigmatullin, et al.
    • 雑誌名

      Commun Nonlinear Sci Numer Simulat.

      巻: 15 ページ: 1286-1307

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Light-Induced Regularity on the Physical Properties of Multi-phase Polymers2009

    • 著者名/発表者名
      K.Murata, Q, Tran-Cong-Miyata, et.al.
    • 雑誌名

      Macromol.Mater.Eng. 294

      ページ: 163-168

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Dynamics of Microsphere Suspensions Probed by High-Frequency Dynamic Ultrasound Scattering2009

    • 著者名/発表者名
      M.Kohyama, T.Norisuye, Q.Tran-Cong-Miyata
    • 雑誌名

      Macromolecules 42

      ページ: 752-759

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Light Scattering Study on the Mode-Selection Process in Reversible Phase Separation of a Photoreactive Polymer Mixtures2009

    • 著者名/発表者名
      M.Fukuoka, Q, Tran-Cong-Miyata, et al.
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.B 113

      ページ: 14950-14956

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Light-induced Phase Separation in Polymer Mixtures as a Pattern-Formation Process : Complexity and Fascination2010

    • 著者名/発表者名
      Q.Tran-Cong-Miyata
    • 学会等名
      Symposium on Nonlinear Dynamics and Self-Organization in Chemical Systems (Nonlinear Dynamics Days-NLDD 2010)
    • 発表場所
      Bordeaux, FRANCE
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Co-continuous Morphologies of Polymer Blends : Generation, Design and Practical Applications2009

    • 著者名/発表者名
      Q.Tran-Cong-Miyata
    • 学会等名
      JSPS Asis and Africa Science Platform Program on Neo-Fiber Technology Seminar No.5(招待講演)
    • 発表場所
      Ha-Noi, Viet-Nam
    • 年月日
      2009-07-21
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [図書] "Nonlinear Dynamics with Polymeric Systems" (J.A.Pojman anQ.Tran-Cong-Miyata Eds,), Chapter 6 (pp.91-113)2010

    • 著者名/発表者名
      H.Nakanishi, et al.
    • 総ページ数
      254
    • 出版者
      Wiley-VCH社
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [図書] Molecular Nano Dynamics(H.Fukumura et al Eds., Morphosynthesis in Polymeric Systems Using Photochemical Reactions, Vol.1, Chapter 10)2009

    • 著者名/発表者名
      Q.Tran-Cong-Miyata, et al
    • 出版者
      Wiley-VCH
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2022-01-20  

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