Dielectric alpha process in glass transition revisited

重新审视玻璃化转变中的介电阿尔法过程

基本信息

批准号：
19K03759
负责人：
野嵜龍介
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までに、α緩和過程の観測がいくつかの異なる物質で安定して行えるようになったので、今年度はよりガラス転移温度に近い温度領域における超低周波領域の緩和時間の再現性について詳しく検討した。（１）ソルビトール炭素数Nc=6のソルビトールは（ガラス転移温度～265K）、研究代表者をはじめ世界的に多くの研究者により過冷却・ガラス転移の研究において標準物質の一つとして用いられ、その分子ダイナミクスは様々な角度から研究されている。しかし、本研究のような超低周波数領域におけるα緩和の振る舞いについて注目して研究は大変数少ない。その原因は、ガラス転移現象がかかえる強い緩和効果（熱履歴）である。理想的にはできるだけゆっくりと冷却して実験を行うことが望ましいが、PVAcのようなアモルファス高分子と異なり、遅い冷却は結晶化を招いてしまう恐れがある。今年度は、異なる冷却速度で測定温度まで冷却した場合のα緩和周波数の違いについて詳細に検討した。その結果、270K以上の温度領域ではα緩和周波数は冷却速度に依存しないことが分かった。一方、それ以下の温度領域では、冷却測だが遅いほど、測定されるα緩和周波数は低くなることが確認された。この傾向は、熱履歴に関してはほぼ理想的であったと思われるPVAcによる実験結果と定性的に一致し、ガラス形成物質に普遍的な現象であると強く推測される。（２）キシリトール、グリセロールNc=5のキシリトールとNc=3のグリセロールのガラス転移温度が低く、測定温度範囲ではα緩和周波数の熱履歴依存性は認められなかった。また、キシリトールは遅い冷却の際の結晶化の発生頻度が大きいことも分かった。

到去年，可以通过几种不同的物质对α弛豫过程进行观察，因此，今年我们已经详细研究了在温度范围内超低频率范围内放松时间的可重复性，更接近玻璃过渡温度。（1）山梨糖醇的碳数量为NC = 6（玻璃过渡温度：265K），包括全球许多研究人员，包括主要研究者，是对超冷和玻璃过渡研究的标准物质之一，其分子动力学已从各个角度研究。但是，很少有研究重点是在超低频率范围内的α-浮肿行为，例如在本研究中。原因是玻璃过渡现象引起的强烈放松效应（热病史）。理想情况下，希望尽可能缓慢地执行实验，但是与PVAC等无定形聚合物不同，缓慢冷却可以导致结晶。今年，我们详细研究了以不同的冷却速率冷却至测得的温度时α-释放频率的差异。结果，发现在270K或更高的温度范围内，α-释放频率不取决于冷却速率。另一方面，可以证实，在低于该温度范围内，冷却测量速度慢，测得的α-释放频率越低。这种趋势在质上与PVAC的实验结果一致，PVAC在热史上似乎几乎是理想的，并且强烈推测是玻璃形成材料的现象。（2）木糖醇，甘油，NC = 5和甘油，NC = 3的玻璃转变温度较低，在测得的温度范围内未观察到α-浮肿频率的热病史依赖性。还发现木糖醇在缓慢冷却过程中具有很大的结晶频率。