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。

继去年之后，我们研究了一种利用红外光谱成像评估聚合物材料三维分子取向的方法。直到去年，由于实验设备的限制，测量和评估都是使用透射光学系统进行的，但原则上该光学系统只能评估薄膜状样品面内方向的分子取向。因此，今年我们使用原研究计划中提出的衰减全反射（ATR）方法来评估光学系统。我们将研究通过将ATR方法的光学系统和红外光谱成像相结合的ATR成像方法与研究主任一直致力于的偏振分析技术相结合，可以实现三维分子取向的可视化技术。使用具有典型能带结构的聚(R)-3-羟基丁酸(PHB)球晶作为模型样品进行验证。尽管去年使用的红外光谱成像设备和今年使用的设备是相同的透射法光学系统，但成像测量的原理（例如检测器和移动平台的存在与否）是不同的。检查偏振分析技术的再现性，看看是否可以使用。当使用主要研究者先前提出的4-偏振方法评估PHB球晶中分子取向的面内分布时，获得了与过去结果类似的结果，并且我能够确认分析方法的可靠性。。接下来，我们尝试了将偏振与 ATR 成像光学系统相结合的实验。我们研究了不仅使用传统方法中使用的 p 偏振光和 s 偏振光，而且还使用它们之间的偏振态测量 PHB 波段球晶时可以获得什么样的红外吸收图像。结果，观察到各偏振光的吸光度分布根据面内方向上的分子取向状态而变化。虽然能带结构不清楚，但当进行数据处理以仅提取偏振依赖性时，确认观察到与能带结构相对应的变化。通过进一步详细分析每个偏振态下样品表面电场的三维各向异性，我们能够解释聚合物球晶 ATR 图像中显示的偏振依赖性。