複合材料の高機能化設計に向けた界面構造の分子スケール解析技術の構築

建立用于复合材料高性能设计的界面结构分子尺度分析技术

基本信息

项目摘要

繊維強化樹脂などの高分子複合材料の強度や耐久性に影響すると考えられている、高分子と無機フィラー界面の接着状態や、加熱や光などによる高分子劣化の構造を、分子スケールで解析する手法を新たに構築し、強度・耐久性を支配するメカニズムについての知見を得るための取り組みを進めてきた。複合材料の高耐久性向上においては、高分子成分の劣化過程における分子構造変化を把握するための技術開発に加え、得られた構造変化に関する情報にもとづいた、劣化メカニズムを解明が必須となる。令和4年度では、高分子成分の劣化過程の経時的な構造変化を、分子スケールで観測できる新規技術の開発を推進した。発生ガス-質量分析法と、データマイニング(主成分解析)を組み合わせた手法を開発し、これを活用することで、複合材料の高分子成分として活用される熱硬化樹脂の劣化による架橋構造の変化や、酸化による官能基の変化を明らかにした。また、加熱劣化処理中における高分子材料の赤外分光スペクトルをその場観測する技術開発を行い、得られた大量の赤外吸収スペクトル群の中に埋もれた、劣化による構造情報を、データマイニング手法を活用することで抽出する手法構築を行った。令和4年度では、評価技術の開発に向けた基盤となる知見を積み重ねてきた。今後は、開発した技術を複合材料の評価へと展開させ、複合材料の高強度・高耐久性を達成するためのメカニズム解明を目的とした評価技術としての高度化を目指す。
在分子尺度上分析聚合物和无机填料界面之间的粘合状态以及聚合物因热、光等而劣化的结构,这些被认为影响纤维增强树脂等聚合物复合材料的强度和耐久性。我们开发了一种新方法,并正在努力获取有关控制强度和耐久性的机制的知识。为了提高复合材料的耐久性,不仅需要开发技术来了解聚合物成分劣化过程中分子结构变化,而且还需要根据所获得的结构变化信息来阐明劣化机理。 2020财年,我们推动了一项新技术的开发,该技术可以在分子尺度上观察聚合物成分劣化过程中结构随时间的变化。我们开发了一种将生成气体质谱分析和数据挖掘(主成分分析)相结合的方法,利用该方法可以检测由于用作复合材料聚合物成分的热固性树脂的劣化而引起的交联结构的变化和变化。由于氧化而形成官能团。此外,我们还开发了高分子材料热劣化处理过程中红外光谱的原位观察技术,并利用数据挖掘技术提取隐藏在获得的大量红外吸收光谱中因劣化而产生的结构信息。我们开发了一种利用 . 2020年度,我们积累了为开发评估技术奠定基础的知识。未来,我们将把所开发的技术发展到复合材料的评估中,旨在改进评估技术,以阐明复合材料实现高强度和高耐久性的机理。

项目成果

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