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2016 年度 実績報告書

偏光赤外・近赤外分光イメージング法による高分子材料中の異方性の可視化解析

研究課題

研究課題/領域番号 15K21104
研究機関京都大学

研究代表者

引間 悠太  京都大学, 工学研究科, 助教 (50721362)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード近赤外分光法 / 複屈折 / 偏光 / 高分子成形体 / 球晶 / イメージング
研究実績の概要

本研究では,偏光近赤外分光スペクトルデータに含まれる化学情報と,光学異方性を表す物性値である複屈折の情報を分離し,数mm程度の厚みを有する高分子成形体へ応用可能な可視化分析法の検討を行った.
本年度は,近赤外吸収スペクトル内での透過光強度(ベースライン)変化を用いた複屈折の定量的評価手法の確立に取り組んだ.同一の1λ位相差フィルムを積層し,リタデーションを約550 ~ 約2750 nmの範囲で変化させた試料を作成した.偏光板2枚で試料を挟む光学系で測定した近赤外吸収スペクトル(S-p2)と,偏光板1枚のみの光学系で測定したスペクトル(S-p1)の比を計算した.S-p2とS-p1の比スペクトルからは,非常に強い吸収バンド以外のほとんどの吸収バンドが除去され,試料のリタデーションに依存した,透過光強度の三角関数的な湾曲を抽出できた.比スペクトルに対して,透過光強度とリタデーション,波長の関係を記述した式を最小二乗フィッティングすることで,試料のリタデーションを計算した.得られたリタデーションが積層枚数に対して良好な線形関係を示したことから,本手法の妥当性が確認された.
本手法を,ポリ乳酸球晶の可視化に応用し,球晶内のリタデーション分布を可視化することができた.また得られたリタデーション分布は吸収の二色性から得られた配向関数分布よりハイコントラストであった.これは本手法がリタデーションの変化に非常に鋭敏であることに由来していると考えられる.
一方で,偏光板1枚,2枚の2つの光学系に対して,それぞれイメージング測定を行うため,当初の想定より,測定に時間がかかってしまい,結晶化過程の解析を行うことはできなかった.また,リタデーションの値が小さい場合には感度が低く,偏光子特性の除去がより重要であることもわかった.吸収を持たない位相差板の使用などが,今後の改善点として考えられる.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Near-Infrared Spectroscopic Evaluation of the Water Content of Molded Polylactide under the Effect of Crystallization2017

    • 著者名/発表者名
      Shun Muroga, Yuta Hikima, Masahiro Ohshima
    • 雑誌名

      Applied Spectroscopy

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • DOI

      10.1177/0003702816681011

    • 査読あり
  • [学会発表] Near-Infrared Spectroscopic Birefringence Imaging of Polymeric Products2017

    • 著者名/発表者名
      Yuta Hikima, Ryoki Mitsui, Masahiro Ohshima
    • 学会等名
      9th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS9)
    • 発表場所
      Victoria, BC, Canada
    • 年月日
      2017-06-11 – 2017-06-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous imaging of NIR spectra and birefringence in polymer products2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Hikima, Ryoki Mitsui, Masahiro Ohshima
    • 学会等名
      Asian NIR Symposium 2016 (ANS2016)
    • 発表場所
      Kagoshima, Japan
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-02
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外分光イメージングを用いた複屈折評価手法の開発2016

    • 著者名/発表者名
      三井亮輝,引間悠太,大嶋正裕
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会関西支部2016年度若手セミナー
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス(大阪)
    • 年月日
      2016-11-07 – 2016-11-07
  • [学会発表] IR/NIR Spectroscopic Birefringence Imaging of Polymeric Spherulite2016

    • 著者名/発表者名
      Yuta Hikima, Ryoki Mitsui, Masahiro Ohshima
    • 学会等名
      20th European Symposium on Polymer Spectroscopy (ESOPS20)
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2016-09-11 – 2016-09-14
    • 国際学会
  • [学会発表] 近赤外分光イメージングを用いた高分子射出成形体の構造評価2016

    • 著者名/発表者名
      室賀駿, 引間悠太, 南條卓也, 奥野俊明, 大嶋正裕
    • 学会等名
      第27回プラスチック成形加工学会年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京)
    • 年月日
      2016-06-14 – 2016-06-15

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公開日: 2018-01-16  

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