2020 年度実績報告書

高分子鎖の動的変形を検出するレオ・オプティカル近赤外分光イメージング装置

研究課題

研究課題/領域番号	18K05194
研究機関	国立研究開発法人産業技術総合研究所
研究代表者	新澤英之国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10549893)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	近赤外分光法 / レオロジー / 高分子
研究実績の概要	プラスチック材料の機械強度は結晶、アモルファスといった分子～高分子構造に大きく影響される。とりわけ、機械的な変形下における結晶、アモルファス構造の動的な変位を調べることは、機械特性の発現メカニズムの理解、ひいては新規プラスチック材料の開発に極めて有益な情報を与える。本研究では、近赤外光によって高分子の引張変形時の構造変化を分子レベルで検出する新規分析方法の開発を行った。具体的には、これまでに開発した「レオ・オプティカル近赤外分光器」の問題点を解決するための新規計測システムの構築を図った。従来のレオ・オプティカル近赤外分光器は引張試験によって延伸変形を受けるフィルムもしくはダンベル状試料に、近赤外光を直径約1センチメートルに集光し、試料中央部へと照射していた。通常のレオ・オプティカル近赤外分光測定では、引張による変形が顕著に生じる部位は必ずしも試料中央とは限らないために、変形部位と分光測定部位とが完全には一致しないという問題がしばしば生じた。この問題を解決するために、超小型熱風発生器により試料のごく一部、およそ1センチメートルの箇所に熱風を照射することで、試料の特定の箇所を選択的に変形させることを可能にした。一方、上記の超小型熱風発生器を用いることで、測定試料の前後に配置された近赤外光源及び検出器部分にも過剰な熱が伝わるため、光源-検出器部分の距離を任意に調整できる分光器を作成した。これらの機能を加えることとで、当初の目的であった変形部位の精密測定を可能にするシステムを確立した。本装置を用いて2種のポリマーのブレンドからなるプラスチック材料の変形を分析し、ポリマー間のわずかな変形の違いを検出することに成功した。