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高分子材料内の3次元配向分布可視化法の検討と熱伝導性制御への応用

高分子材料三维取向分布可视化方法研究及其在导热系数控制中的应用

基本信息

批准号：
12J09326
负责人：
引間悠太
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J09326/
关键词：
赤外分光イメージング偏光 ATR法高分子球晶分子配向複屈折

项目摘要

昨年度に引き続き、赤外分光イメージング法を用いた高分子材料中の3次元分子配向評価法について検討を行った。昨年度までは実験設備の都合上、透過光学系による測定・評価を行っていたが、この光学系では原理上フィルム状試料の面内方向の分子配向しか評価を行うことができなかった。そこで本年度は当初の研究計画で提案していた減衰全反射(ATR)法の光学系で評価を行った。ATR法の光学系と赤外分光イメージングを組み合わせたATRイメージング法と、研究代表者がこれまでに取り組んできた偏光解析技術を1組み合わせることで3次元分子配向の可視化技術が実現できるかを、特徴的なバンド構造を有するポリ-(R)-3-ヒドロキシ酪酸(PHB)の球晶をモデル試料として検証を行った。昨年度までに使用してきた赤外分光イメージング装置と本年度に使用した装置では、同じ透過法の光学系であっても検出器や移動ステージの有無といったイメージング計測の原理が異なったため、これまでに用いてきた偏光解析技術が利用できるか、再現性の確認をまず行った。PHB球晶中の分子配向の面内分布にっいて研究代表者が以前提案した4偏光法を用いて評価を行ったところ、過去の結果と同様の結果が得られ、解析法の信頼性を確認することができた。続いてATRイメージングの光学系に偏光を組み合わせた実験を試みた。従来法で用いられてきたp-偏光、s-偏光だけでなく、それらの中間の偏光状態においてPHBバンド球晶の測定を行った際にどのような赤外吸収像が得られるかを調べた。その結果、面内方向の分子配向状態に従って、各偏光における吸光度分布に変化が観察された。またバンド構造は判然としなかったが、偏光依存性のみを抽出するデータ処理を行ったところ、バンド構造に対応する変化が観察されることが確認できた。さらに詳細に各偏光状態における試料表面での電場の3次元異方性について解析を行うことで、高分子球晶のATRイメージが示した偏光依存性の解釈を行うことができた。

Last year, we introduced the application of infrared spectroscopy in the evaluation of three-dimensional molecular alignment in polymer materials. In the past year, the molecular alignment of the in-plane direction of the sample was evaluated by the measurement and evaluation of the optical system. This year's research plan was revised to evaluate the optical system of attenuated total reflection (ATR) method. ATR method optical system and infrared spectroscopy technology group combination, ATR technology group combination, research representatives, such as the acquisition of group polarization analysis technology, a group of combination, three-dimensional molecular alignment visualization technology to achieve the realization of the characteristics of the structure of the first three-(R)-3-D butyric acid (PHB) spherulites, such as sample identification. In the past year, the use of infrared spectroscopy equipment and the use of this year's equipment, the same transmission method of optical system, the existence of mobile technology, the existence of different polarization analysis technology, the confirmation of reproducibility The in-plane distribution of molecular alignment in PHB spherulites has been studied by representatives of previous proposals and applications of polarization methods, and the same results have been obtained and confirmed by analytical methods The optical system of the ATR system is composed of polarized light and light. The method is used to measure the p-polarized and s-polarized light in the intermediate polarization state, and to determine the red absorption image in the intermediate polarization state. The results, molecular alignment state of in-plane direction, absorbance distribution of each polarization are observed. The structure of the film is determined, and the polarization dependence is extracted. In detail, the polarization dependence of the ATR spectrum of polymer spherulites can be resolved by analyzing the three-dimensional anisotropy of the electric field on the surface of the sample.