Review
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特集:高分子の3次元イメージングによる材料の評価と構造解析
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総論-3次元イメージングの展望
Overview of Three Dimensional Imaging
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西敏夫(東京工業大学大学院 理工学研究科 有機・高分子物質専攻教授 ;工学部 高分子工学科長)
高分子材料の評価と構造解析における3 次元イメージングの意義についてまとめた。特に,
高分子材料で重要な高次構造制御でキーテクノロジーとなる3 次元イメージングについて,
その高次構造制御技術ロードマップに言及しつつ,今後の展開,基礎・応用両面からの要
望についても述べた。
【目次】
1. はじめに
2. 3次元のイメージング
3. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
2軸傾斜透過型電子線トモグラフィー法による高分子ナノ構造の3次元観察
Three-dimensional Observation of a Polymer Nanostructure by Dual-axis Electron Tomography
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陣内浩司(京都工芸繊維大学 繊維学部 高分子学科 助教授)
杉森秀一(京都工芸繊維大学 繊維学部 高分子学科 修士2年生)
西川幸宏(京都工芸繊維大学 繊維学部 高分子学科 助手)
高分子ブロック共重合体の形成するシリンダー状ミクロ相分離構造を,透過型電子線トモ
グラフィー法により3次元観察した。シリンダー構造のような異方的なナノ構造の3次元観
察では,傾斜軸とシリンダードメインの間にある特定の位置関係が満たされると,ドメイ
ンがうまく再構成されないという問題が生じる。そこで,傾斜軸を追加することで異方性
ナノ構造の3次元構造を可能とする2 軸傾斜電子線トモグラフィー法をシリンダー状ミク
ロ相分離構造に適用し,その有効性を検証した。
【目次】
1. はじめに
2. 1軸傾斜透過型電子線トモグラフィー法の問題点
3. 実験と結果
4. おわりに
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シロキサン高分子多孔体の3次元イメージングによる構造解析
Structural Analysis of Porous Siloxane-based Polymer Materials using
Three-dimensional Imaging
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齋藤明子(京都大学大学院 工学研究科 材料化学専攻 博士後期過程)
金森主祥(京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 日本学術振興会特別研究員(PD ))
中西和樹(京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 助教授)
平尾一之(京都大学大学院 工学研究科 材料化学専攻 教授)
相分離を伴うゾル-ゲル過程において,マイクロメートル領域に複雑な3次元形状をもつ無
機高分子多孔体が得られる。この多孔体は高性能液体クロマトグラフィーの分離媒体とし
て近年注目を集めている材料であると同時に,その背景には興味深い構造形成過程が存在
する。いくつかの例をあげながら,多孔質材料の新たな評価法の一つとしての3次元イメ
ージングと構造解析について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 3次元構造と流体輸送特性
2.1 多孔体の合成
2.2 共焦点レーザースキャン顕微鏡による観察と原理
2.3 3次元構造
2.4 水銀圧入法とLSCMの比較
2.5 流体輸送特性
2.6 流体輸送特性の3次元構造に基づく評価
3. 相分離構造形成と微小界面の影響による構造異方性の発現
3.1 有機-無機ハイブリッド多孔質ゲルの合成
3.2 微小鋳型内におけるシロキサンゲルのマクロ多孔構造
4. おわりに
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3次元NMR顕微鏡の高分子相分離系への応用
Application for Phase-separated Polymer System by 3D-NMR Microscopy
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黒木重樹(東京工業大学大学院 理工学研究科 物質科学専攻 助手)
3次元NMR顕微鏡を用いた高分子相分離系への応用例を紹介する。同じ試料を用いたX線CT画
像との比較から,3次元NMR顕微鏡から得られた画像はX線CTで得られた画像と大差はなく,
ともに共連続構造を観察でき,そこから得られる構造周期長などの構造パラメーターにつ
いても,両者よく一致した値が得られた。これにより,3次元NMR顕微鏡によって高分子相
分離構造に関して厳密な議論ができることがわかる。
【目次】
1. はじめに
2. 3次元NMR顕微鏡の原理
3. NMR顕微鏡の高分子相分離系への応用
3.1 試料の調製法
3.2 NMRイメージング測定
3.3 3次元NMR顕微鏡画像
3.4 共連続構造の分岐数
3.5 構造周期長
3.6 単位体積当たりの界面積(S/V)PS体積分率
4. おわりに
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3次元顕微鏡像上に高分子の鎖構造をイメージングする
3D Imaging of Polymer Chains on the Results of 3D Microscopy
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森田裕史((独)科学技術振興機構 CREST 研究員; 東京大学大学院 工学系研究科
物理工学専攻 研究員)
3次元イメージング実験によって得られた構造に対して,同じスケールの3次元シミュレー
ション(仮想実験)により,実験だけでは観察できない鎖自体の構造データを,その実験
イメージの上に表示する手法を開発している。本稿では,この手法に関する概要をブロッ
クポリマーのラメラ相分離構造を例に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 方法
3. 適用結果
3.1 ブロックポリマーの各部の分布
3.2 高分子鎖表示
3.3 ストレス印加時の変形構造予測
4. おわりに
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Material Report
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Review
機能紙産業の発展の軌跡とその将来
Technological Development of High Performance Papers and Their Future Prospects
--------------------------------------------------------------------------------
小林良生(NPO法人機能紙研究会 専務理事; 香川県産業技術センター)
機能紙は製紙産業の中で,汎用紙と異なり,小規模,少量生産,付加価値の高い紙をター
ゲットにして,繊維産業と紙産業の境界領域として誕生した産業分野である。繊維・高分
子産業などの進展とともに発展してきた。その展開は機能紙研究会がドリルとなっており,
同会の歩みを顧み,また市場に出ている機能紙や市場規模,今後の展望などについて概説
する。
【目次】
1. 市場でとらえられてる機能紙の概念
2. 機能紙としての基本特性
2.1 シートとしての特性
2.2 紙としての基本特性
2.3 性能・機能性・特異性
3. 機能紙の製造工程の研究開発課題
3.1 新しいWet End Chemistryの構築
3.2 新たなる紙層形成理論の構築
3.3 繊維間結合の形成
3.4 機能付与
4. 機能紙研究の軌跡と趨勢
4.1 事務局はなぜ四国にあるのか
4.2 研究会で取り上げてきた課題
5. 製造技術からマーケットへ
5.1 機能紙研究で形成された市場とは
5.2 機能紙のホームページをもつ会社例
5.3 機能紙生産メーカーと市場規模
6. 機能紙産業の将来展望
R&D
湿度センシティブな磁性材料
Humidity-sensitive Magnet
--------------------------------------------------------------------------------
大越慎一(東京大学大学院 工学系研究科 応用化学専攻 助教授
; (独)科学技術振興機構 さきがけ研究21 研究員)
【目次】
1. はじめに
2. 含水磁性材料
3. 磁気物性の湿度依存性
4. 構造および光学特性の湿度依存性
5. 湿度応答性のメカニズム
6. おわりに
連載:高分子材料の実用性(10)
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プラスチック普及の光と影
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鴨川昭夫(元理化学研究所研究員/元工学院大学電子工学科;化学工学科)
本稿ではプラスチック製品がいかに使われているかに着目し,変化に富んだプラスチック
の特徴について取り上げる。具体的には,スポーツ競技における高分子材料の応用例や,
建材,飛行機分野さらには医療材料への応用など,幅広い実用性を例記する。それととも
に,懸念されている害(ダイオキシンや環境ホルモンなど)についても触れていく。
【目次】
- ポリメチルペンテン樹脂のラップについて
- 応用プラスチックス系
- 応用:飛行機
- 建材への応用
- 骨セメントの副作用
- ダイオキシン・環境ホルモン
- 生分解性プラスチック
- 医療関係
- 文化財補修系
- 建築系
- デザイン系
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総論-3次元イメージングの展望
Overview of Three Dimensional Imaging
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西敏夫(東京工業大学大学院 理工学研究科 有機・高分子物質専攻教授 ;工学部 高分子工学科長)
高分子材料の評価と構造解析における3 次元イメージングの意義についてまとめた。特に,
高分子材料で重要な高次構造制御でキーテクノロジーとなる3 次元イメージングについて,
その高次構造制御技術ロードマップに言及しつつ,今後の展開,基礎・応用両面からの要
望についても述べた。
【目次】
1. はじめに
2. 3次元のイメージング
3. おわりに
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2軸傾斜透過型電子線トモグラフィー法による高分子ナノ構造の3次元観察
Three-dimensional Observation of a Polymer Nanostructure by Dual-axis Electron Tomography
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陣内浩司(京都工芸繊維大学 繊維学部 高分子学科 助教授)
杉森秀一(京都工芸繊維大学 繊維学部 高分子学科 修士2年生)
西川幸宏(京都工芸繊維大学 繊維学部 高分子学科 助手)
高分子ブロック共重合体の形成するシリンダー状ミクロ相分離構造を,透過型電子線トモ
グラフィー法により3次元観察した。シリンダー構造のような異方的なナノ構造の3次元観
察では,傾斜軸とシリンダードメインの間にある特定の位置関係が満たされると,ドメイ
ンがうまく再構成されないという問題が生じる。そこで,傾斜軸を追加することで異方性
ナノ構造の3次元構造を可能とする2 軸傾斜電子線トモグラフィー法をシリンダー状ミク
ロ相分離構造に適用し,その有効性を検証した。
【目次】
1. はじめに
2. 1軸傾斜透過型電子線トモグラフィー法の問題点
3. 実験と結果
4. おわりに
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シロキサン高分子多孔体の3次元イメージングによる構造解析
Structural Analysis of Porous Siloxane-based Polymer Materials using
Three-dimensional Imaging
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齋藤明子(京都大学大学院 工学研究科 材料化学専攻 博士後期過程)
金森主祥(京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 日本学術振興会特別研究員(PD ))
中西和樹(京都大学大学院 理学研究科 化学専攻 助教授)
平尾一之(京都大学大学院 工学研究科 材料化学専攻 教授)
相分離を伴うゾル-ゲル過程において,マイクロメートル領域に複雑な3次元形状をもつ無
機高分子多孔体が得られる。この多孔体は高性能液体クロマトグラフィーの分離媒体とし
て近年注目を集めている材料であると同時に,その背景には興味深い構造形成過程が存在
する。いくつかの例をあげながら,多孔質材料の新たな評価法の一つとしての3次元イメ
ージングと構造解析について述べる。
【目次】
1. はじめに
2. 3次元構造と流体輸送特性
2.1 多孔体の合成
2.2 共焦点レーザースキャン顕微鏡による観察と原理
2.3 3次元構造
2.4 水銀圧入法とLSCMの比較
2.5 流体輸送特性
2.6 流体輸送特性の3次元構造に基づく評価
3. 相分離構造形成と微小界面の影響による構造異方性の発現
3.1 有機-無機ハイブリッド多孔質ゲルの合成
3.2 微小鋳型内におけるシロキサンゲルのマクロ多孔構造
4. おわりに
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3次元NMR顕微鏡の高分子相分離系への応用
Application for Phase-separated Polymer System by 3D-NMR Microscopy
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黒木重樹(東京工業大学大学院 理工学研究科 物質科学専攻 助手)
3次元NMR顕微鏡を用いた高分子相分離系への応用例を紹介する。同じ試料を用いたX線CT画
像との比較から,3次元NMR顕微鏡から得られた画像はX線CTで得られた画像と大差はなく,
ともに共連続構造を観察でき,そこから得られる構造周期長などの構造パラメーターにつ
いても,両者よく一致した値が得られた。これにより,3次元NMR顕微鏡によって高分子相
分離構造に関して厳密な議論ができることがわかる。
【目次】
1. はじめに
2. 3次元NMR顕微鏡の原理
3. NMR顕微鏡の高分子相分離系への応用
3.1 試料の調製法
3.2 NMRイメージング測定
3.3 3次元NMR顕微鏡画像
3.4 共連続構造の分岐数
3.5 構造周期長
3.6 単位体積当たりの界面積(S/V)PS体積分率
4. おわりに
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3次元顕微鏡像上に高分子の鎖構造をイメージングする
3D Imaging of Polymer Chains on the Results of 3D Microscopy
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森田裕史((独)科学技術振興機構 CREST 研究員; 東京大学大学院 工学系研究科
物理工学専攻 研究員)
3次元イメージング実験によって得られた構造に対して,同じスケールの3次元シミュレー
ション(仮想実験)により,実験だけでは観察できない鎖自体の構造データを,その実験
イメージの上に表示する手法を開発している。本稿では,この手法に関する概要をブロッ
クポリマーのラメラ相分離構造を例に紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 方法
3. 適用結果
3.1 ブロックポリマーの各部の分布
3.2 高分子鎖表示
3.3 ストレス印加時の変形構造予測
4. おわりに
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Material Report
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Review
機能紙産業の発展の軌跡とその将来
Technological Development of High Performance Papers and Their Future Prospects
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小林良生(NPO法人機能紙研究会 専務理事; 香川県産業技術センター)
機能紙は製紙産業の中で,汎用紙と異なり,小規模,少量生産,付加価値の高い紙をター
ゲットにして,繊維産業と紙産業の境界領域として誕生した産業分野である。繊維・高分
子産業などの進展とともに発展してきた。その展開は機能紙研究会がドリルとなっており,
同会の歩みを顧み,また市場に出ている機能紙や市場規模,今後の展望などについて概説
する。
【目次】
1. 市場でとらえられてる機能紙の概念
2. 機能紙としての基本特性
2.1 シートとしての特性
2.2 紙としての基本特性
2.3 性能・機能性・特異性
3. 機能紙の製造工程の研究開発課題
3.1 新しいWet End Chemistryの構築
3.2 新たなる紙層形成理論の構築
3.3 繊維間結合の形成
3.4 機能付与
4. 機能紙研究の軌跡と趨勢
4.1 事務局はなぜ四国にあるのか
4.2 研究会で取り上げてきた課題
5. 製造技術からマーケットへ
5.1 機能紙研究で形成された市場とは
5.2 機能紙のホームページをもつ会社例
5.3 機能紙生産メーカーと市場規模
6. 機能紙産業の将来展望
R&D
湿度センシティブな磁性材料
Humidity-sensitive Magnet
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大越慎一(東京大学大学院 工学系研究科 応用化学専攻 助教授
; (独)科学技術振興機構 さきがけ研究21 研究員)
【目次】
1. はじめに
2. 含水磁性材料
3. 磁気物性の湿度依存性
4. 構造および光学特性の湿度依存性
5. 湿度応答性のメカニズム
6. おわりに
連載:高分子材料の実用性(10)
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プラスチック普及の光と影
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鴨川昭夫(元理化学研究所研究員/元工学院大学電子工学科;化学工学科)
本稿ではプラスチック製品がいかに使われているかに着目し,変化に富んだプラスチック
の特徴について取り上げる。具体的には,スポーツ競技における高分子材料の応用例や,
建材,飛行機分野さらには医療材料への応用など,幅広い実用性を例記する。それととも
に,懸念されている害(ダイオキシンや環境ホルモンなど)についても触れていく。
【目次】
- ポリメチルペンテン樹脂のラップについて
- 応用プラスチックス系
- 応用:飛行機
- 建材への応用
- 骨セメントの副作用
- ダイオキシン・環境ホルモン
- 生分解性プラスチック
- 医療関係
- 文化財補修系
- 建築系
- デザイン系
