フラクタル幾何学による繊維および繊維製品の形態解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13680121
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 村岡 雍一郎 鹿児島大学, 教育学部, 教授 (10074147)
• キーワード: 繊維・繊維製品 / 形態解析 / フラクタル次元 / ボックス家運ティング法 / 画像解析装置 / 占有面積

研究概要

繊維・繊維製品あるいは高分子材料の形態と物性との相関性を調べるために、実物からの映像を画像解析装置に呼び込み、自動的にフラクタル次元解析を行う方法を確立した。当初購入を予定していたフラクタル次元算出可能画像解析装置は既に製造中止となっていたので、今年度は装置の組み立てとフラクタル次元解析ソフトの開発を行った。
画像解析装置本体は市販パソコンとし、これにCCD顕微鏡を接続して、捲縮した単繊維などの画像を取り込むシステムを組んだ。取り込んだ画像は市販の写真・画像編集ソフトで処理後、二値化し、次元解析に供した。フラクタル次元にはコンピュータ処理の容易なボックスカウンテイング法を用いた。今回のバージョンでは、フラクタル次元、相関係数、占有面積を結果として出力できる。このソフトで測定実験に関する一通りの作業は可能となった。このソフトでコッホ曲線の次元を求めると、1.24、捲縮単繊維では1.14程度となり、ほぼ妥当な次元値を得た。
広く高分子材料の形態と物性との相関性を調べるためには、材料に特徴的な画像を収集する必要がある。そこで、今年度は発表論文に関連する次のような画像の解析を試みた。(1)ポリマーフィルム上に形成されたヒドロキシアパタイト結晶のSEM写真。結晶の構造解析に有用である。(2)狭い流路での水流の層流条件の決定。乱流で渦が発生する場合の渦の次元測定(洗浄論の基礎)。(3)ポリマーフイルム上に形成された微粒子の次元測定。(4)感熱応答性共重合体の液滴、沈殿の形態解析。(5)ポリマーアロイ繊維の相溶性解析のための繊維断面観察。フラクタル次元による相溶性の評価。
などである。

研究成果

• [文献書誌] T.Taguchi, Y.Muraoka, H.Matsuyama, A.Kishida, M.Akashi: "Apatite coating on hydrophilic polymer-grafted poly(ethylene)films using An alternate soaking process"Biomaterials. 22. 53-58 (2001)
• [文献書誌] Y.Muraoka, C.Igarashi, S.Shimizu, K.Nishizawa: "Design of a New Streaming Potential Measurement Flow Cell for Polymer Films"Textile Research Journal. 71(3). 207-212 (2001)
• [文献書誌] K.Hiwatari, T.Serizawa, F.Seto, A.Kishida, Y.Muraoka, M.Akashi: "Graft Copolymers Having Hydrophobic Backbone and Hydrophilic Branches 34. Fabrication and Control of Honeycomb Structure Prepared from Amphi-g-polym"Polymer Journal. 33(9). 669-675 (2001)
• [文献書誌] K.Yamamoto, T.Serizawa, Y.Muraoka, M.Akashi: "Synthesis and Functionalities of Poly(N-vinylalkylamide). 13. Synthesis and Properties of Thermal and pH Stimuli-Responsive Poly(vinylamine)Copolymers"Macromolecules. 34. 8014-8020 (2001)
• [文献書誌] Y.Muraoka, T.Fujiwara, Y.Sano, T.Yasuda, H.Kanbara: "Properties of Polymer Alloy Fibers of Polypropylene and Cationic Dyeable Poly(ethylene Terephthalate)Prepared with an in-situ Generated Compatibilizer"Textile Research Journal. 71(12). 1053-1056 (2001)