| 研究概要 |
本研究は, 赤外ポンプーラマンプローブ分光装置からなる一次水和水の直接観測システムを構築し, 一次水和水の動態と固体高分子中の水の相転移挙動との関係を明らかにすることを目的とする.
モデル高分子材料として, ポリスチレンおよびポリ-2-メトキシエチルアクリレートを用いた. 各高分子材料中の一次水和水の相転移挙動を, 温度可変赤外分光法により評価した結果, 一般的解釈である「一次水和水=不凍水」は, 必ずしも正しくないことが判明した. 具体的には, 不透水のみ存在すると考えられてきた含水領域においても, ポリスチレンにおいては, 凝縮凍結, 融解, 気化の, ポリ-2-メトキシエチルアクリレートにおいては, 蒸着様, 昇華様の相転移を起こすことが, 明らかになった. ポリスチレンにおいて特徴的な現象として, 冷却過程において, 凍結後, 蒸着様過程により結晶成長が生じ, また, 昇温過程では, 昇華様に結晶が縮小することが, 確認された. さらに, 冷却速度が高い場合, 昇温過程においても, 蒸着様の過程を経て, 結晶成長が生じることが判明した. この現象は, 本研究によって初めて報告されたものである, 一方, ポリ-2-メトキシエチルアクリレートで特徴的な現象としては, 昇温過程における結晶成長および冷却過程における結晶の生成が凝縮相(液体水あるいはアモルファス氷)を経ずに, 氷⇔単分子水(一次水和水)の相転移により生じていることが確認された. この観測結果は, これまでに熱量測定により捉えられる相転移が, 必ずしもアモルファス氷あるいは液体水から氷への相転移ではないことを明示しており, これまでの熱量測定の解釈に一石を投じるものである.
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