2004 Fiscal Year Annual Research Report
光変調比熱測定と高圧技術を基盤とした、高分子結晶の相転移と臨界現象に関する研究
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14340122
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| Research Institution | KYOTO INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
伊藤 孝 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (60107159)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
猿山 靖夫 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 教授 (50162532)
深尾 浩次 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (50189908)
藤原 進 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助教授 (30280598)
橋本 雅人 京都工芸繊維大学, 繊維学部, 助手 (00273540)
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| Keywords | 高圧下光変調DTA / 相転移 / 臨界現象 / ナイロン結晶 / フッ素系共重合体結晶 / 高圧X線構造解析システム / 非晶ナイロン6 / 強誘電性 |
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| Research Abstract |
高分子結晶において、二次相転移、もしくは臨界点の存在が厳密に証明された例は私たちの研究以前にはなかった。私たちが初めてポリアミド結晶において二次相転移を見出した研究においては高温高圧下の構造解析実験が重要な役割を果たした。一方、相転移を議論するときに欠かすことのできない情報である定量的比熱測定が、国際的にみても、高圧下ではこれまでほとんどなされてこなかったことに私たちは気付いた。そのことが、本研究を開始した動機である。
本研究の第一段階は、上記目的のために、高圧技術と光加熱式温度変調法を組み合わせることにより、高圧下光変調DTA(HPLMDTA)を作製することであった。装置作製に成功後、まずポリブタジエン結晶の相転移現象を利用して装置性能を検証し、相転移に伴う比熱変化とその動的過程の高圧下測定が可能であることを示した。本年度は、その試作装置と高圧X線構造解析システムを用いて二次相転移を中心に研究を行った。主要な研究対象は、ナイロン結晶とフッ化ビニリデン(VDF)-三フッ化エチレン(TrFE)共重合体結晶である。前者においては、すべてのナイロン結晶のうち、厳密な相転移はナイロン6Y(Y≦8))結晶にのみ生じ、二次相転移はナイロン66と68結晶のみに生じることを示した。後者においては、VDF分率が低い場合、放冷相(CP)から高温相(HP)への連続変化を示し、VDF分率あるいは圧力が高い場合、低温相(LP)からHPへの一次相転移が生じることを示した。詳細な検証の結果、高圧下の昇温過程では、相転移の起きる直前にCPからLPへの転移が生じ、引き続いてLPからHPへの一次相転移が発現する事が分かった。即ち、連続変化から不連続変化の途中段階で常に二次相転移が発現するとは限らないことを示した。さらにナイロン6非晶構造の熱的特性や強誘電性、光学顕微鏡観察、計算機シミュレーション等による研究を併せて遂行した。
以上の結果は本装置の高い有用性を示している。今後さらに本装置を応用して、相転移、結晶・球晶の成長・融解、ガラス転移などの研究を展開していく予定である。
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