| 研究課題/領域番号 |
18H02040
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
渡邉 紳一 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (10376535)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | テラヘルツ分光 / 黒色ゴム材料 / ポリ乳酸 |
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| 研究実績の概要 |
2018年度は主に時間分解テラヘルツ分光計測による分子振動プローブによって高分子材料内部状態の時間変化を調査する研究を行った。得られた成果は以下の3つにまとめられる。
(1)高分子ポリ乳酸薄膜の加熱に伴う状態変化をテラヘルツ分光で調査した。その結果、ガラス転移温度より高温側では分子振動スペクトル線幅の増大が確認された。スペクトル線幅の増加については、分子鎖のミクロブラウン運動との関連で議論を行った。さらに、アモルファス状態からα型結晶状態への結晶進行化プロセスをスペクトル構造変化で捉えることに成功した。スペクトル経時変化の結果から、材料が結晶化に至るまでの時間を導き出し、特定の温度で結晶化に要する時間が短くなることを確認した。
(2)ステレオコンプレックス型高分子ポリ乳酸のテラヘルツ分光計測を行った。その結果、加熱時間の増加に伴い結晶化度が増加する様子を分光スペクトル結果より確認した。
(3)黒色ゴム材料延伸後の複屈折緩和の時間変化を調査した。その結果、高分子母材の種類によって緩和の様子が異なること、および、特定の材料では延伸時と圧縮時で同じ延伸倍率でも異なる複屈折値を示すことが分かった。これらの結果については、黒色ゴムに含まれるカーボンブラック添加物と高分子母材の間の界面相互作用によって説明できると考えられ、現在、追試と解析を進めている。
さらに、二台のファイバーレーザーによる非同期サンプリング法を用いた高速テラヘルツ分光計測装置の開発に着手した。
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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
2018年度は、詳細なテラヘルツ分光計測によって、高分子材料のガラス転移温度前後での高分子鎖の状態変化や結晶状態の変化等を時間分解プローブすることに成功した。高分子材料の強度はこれらの状態変化と密接に関連するから、そのプローブ手段の確立に成功したことは、本研究に関して期待以上の大きな進展といえる。一方で、高速テラヘルツ分光技術に関しては、今のところ開発に着手した段階にとどまっている。2019年度以降は、新しい分光計測技術開発に注力し、さらに高速な高分子材料変化のプローブ技術を追求してゆきたい。
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| 今後の研究の推進方策 |
高分子材料やゴム材料の専門家との共同研究を進め、高分子材料劣化の学理構築に向けた研究協力体制を築く。また、レーザー開発や半導体デバイス技術の専門家とも協力し、高速テラヘルツ分光技術の開発を推進する。
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