シリカゾル-ゲル系における細孔構造形成機構と流体輸送の実空間三次元解析

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今年度は、相分離挙動を示す理想的な系として高分子混合系を選択し、X線CTを用いた観察・解析を行った。これにより、初めて、3次元界面構造の変化を同視野で追うことが可能となった。この観察により、界面構造と界面運動のダイナミクスの相関を定性的に明らかにした。3次元顕微鏡法から得られる3次元画像からは、今回例として挙げた不均一構造界面の微分幾何学的形態、ドメインの連結性などの積分幾何学的な特徴に加え、形態、大きさ、空間分散性、配向など、他の評価・解析法では決して得られない構造情報を導き出すことが可能である。新規の構造パラメーターと材料のマクロな物性との相関関係を明らかにすることにより、物性発現の本質に迫ることが可能となる。3次元顕微鏡法を用いることによって、多孔体における細孔構造と細孔内部の流体輸送の相関が明らかにされつつある。また、計算機シミュレーション法と3次元電子顕微鏡法の融合することによって、不均一構造内での高分子鎖の形態も議論することが可能になっており、これらの分野の発展も大いに期待される。また、本稿に述べたような3次元に時間軸を加えた"4次元イメージング"の実現により、ナノ構造の形成過程、相分離構造の形成、応力化での構造変化などに代表される非平衡・非線形統計力学の本質に迫るとともに、応用面での大きな進歩を期待することができる。