2020 年度研究成果報告書

高分子破壊現象プローブのための動的テラヘルツ劣化観察装置の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	18H02040
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分35020:高分子材料関連
研究機関	慶應義塾大学
研究代表者	渡邉紳一慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10376535)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	テラヘルツ分光 / 黒色ゴム材料 / ポリ乳酸
研究成果の概要	プラスチックの結晶化やゴムの応力軟化など、高分子材料の物性変化を動的に捉えることができるテラヘルツ分光計測装置を開発した。同装置を用いて高分子ポリ乳酸薄膜試料の加熱実験をおこない、ガラス転移や結晶化前後におけるテラヘルツ誘電応答の時間変化を捉えることに成功した。また、黒色ゴム試料の延伸に伴うテラヘルツ周波数領域の誘電応答の変化を調べ、試料内部に含有されているカーボンブラック凝集体の形状変化を推測することにも成功した。
自由記述の分野	光物性物理学
研究成果の学術的意義や社会的意義	実用化が進む高分子材料の信頼性を向上させるためには、高分子材料物性の時間変化をプローブすることが非常に重要である。特に、材料の結晶化や応力軟化はその力学的特性に大きな影響を与えるため、これらを非破壊でプローブする技術開発は重要である。本プロジェクトにより、非破壊計測であるテラヘルツ分光法を用いて高分子材料の結晶化や、応力軟化に伴う材料内部の構造変化を検出できたことは、大きな社会的意義がある。また温度変化に伴う高分子鎖の熱運動の変化や、結晶化に伴う化学結合の変化をテラヘルツ分光でプローブできることを示し、学術的にも大きな進展を与えた。