| 研究課題/領域番号 |
25870268
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| 研究種目 |
若手研究(B)
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
信川 省吾 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (50609211)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 側鎖配向 / 一軸延伸 / 複屈折 / 波長依存性 / 光学フィルム / 応力光学則 |
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| 研究概要 |
当初はアクリル系ポリマーを用いて実験を行う予定であったが、ガラス転移温度（Tg）が低く、フィルム化できなかったため、今年度は、セルロースエステルを用いて実験を行った。セルロースエステルの側鎖をアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基と順に伸ばしていくことで、Tgは低下し、複屈折は負から正へと転じることが判明した。また、溶液キャスト法により試料フィルムを調製すると、側鎖であるエステル基がフィルムの面内に配向する現象も確認された。一般的なポリマーでは、溶液キャストを行うと主鎖のみが面内に配向し、側鎖の配向はランダムとなるが、セルロースエステルでは、側鎖の配向も制御できる可能性が示唆された。
装置に関しては、メタルハライド光源とスペクトロメーターを用い、応力と同時に幅広い波長領域で複屈折の測定が可能な、応力－複屈折同時測定装置を開発した。実際に、異なる波長依存性の複屈折を示す２種類のポリマー、ポリイソブチレン（PIB）とセルロースエステル（CAP）を用いて、装置の性能を確認した。その結果、PIBの複屈折は延伸中にほとんど波長依存性が変化しなかったが、CAPでは延伸が進むにつれ、波長依存性が強くなることが判明した。すなわち、今回開発した装置を用いることで、一軸延伸過程において、応力と同時に、複屈折の波長依存性のリアルタイムでの測定が可能となった。また、CAPの複屈折は、２種類のエステル側鎖の配向により決定されるため、波長依存性の変化はエステル基の配向の違いが関与していると考えられる。
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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
試料をアクリル系ポリマーからセルロース系ポリマーに変更したものの、当初予定していた通り、側鎖構造を系統的に変化させて複屈折を測定することができた。また、今年度に完成を予定していた応力－複屈折波長依存性測定装置については、いくつかの種類の光源とスペクトロメーターを試し、その結果、最適なものを選定した。実際に、いくつかのポリマー試料を用いて実験を行い、一軸延伸中に複屈折の波長依存性が測定できることを確認している。以上より、研究は順調に進んでいると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、完成した装置を用いて延伸中における、応力と複屈折の波長依存性の変化を追跡し、主鎖と側鎖の配向を解析する。具体的には、セルロースエステルの側鎖をアセチル、プロピオニル、ブチリルと系統的に変化させ、複屈折の波長依存性の変化に対する側鎖の長さの影響を調べる。また、応力と複屈折の緩和実験や、誘電緩和測定を行い、主鎖と側鎖の運動性を評価し、延伸中の主鎖と側鎖と配向の相間についても検討する。
また、溶媒（可塑剤）を添加することにより、側鎖の運動性を変化させることが可能と考えられる。本方法を用いて、主鎖と側鎖の配向の相間を制御することも試みる予定である。
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