音響的手法による微粒子分散複合材料の階層構造の解析

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本年度はPVCをマトリクス材とした微粒子分散複合材料について、超音波顕微鏡および光学顕微鏡を用いてミクロ構造と音響特性の解析を行った。分散質はガラスビーズ、炭酸カルシウムを用いた。光学顕微鏡および超音波顕微鏡によるモルフォロジーの観察からPVC樹脂は成型時の圧力、温度によってWell-dispersed structure, Pseudonetwork structure, Flocculated structureの3種類の凝集状態が異なる構造を持つことが明らかになった。また、ガラスビーズ、炭酸カルシウムを分散させたPVC樹脂材料においても同様の構造が確認できた。超音波顕微鏡のBスコープから得られるVz曲線を低デフォーカス領域で解析することで、漏洩擬似縦波(LSSCW)の音速度測定範囲を100μm以下にすることができた。PVC樹脂材料および微粒子分散PVC材料において、PVCマトリクス部のLSSCWの音速度を測定したところWell-dispersed structure部に比べFlocculated structure部が小さかった。電子顕微鏡によるPVCグレインの観察結果を踏まえるとWell-dispersed structure部は成型時にPVCグレインが崩壊した後に再形成された部分で、Pseudonetwork structure部はグレイン粒子の崩壊が未完全なまま再形成された部分、そしてFlocculated structure部はグレイン粒子が崩壊せずに凝集した部分であることが明らかになった。