樹脂中フィラーの局在化技術と導電性向上

第1部 導電性コンポジットのパーコレーション機構とフィラーの分散性制御

(2016年4月12日 11:00〜12:30)

　導電性フィラーとポリマーからなる導電性複合材料の開発に当たって、最も重要な導電性フィラーのポリマー中での分散性と導電性発現の関係をパーコレーション理論をベースに解説します。初めに、パーコレーション理論の基礎及び導電機構モデルについて紹介し次いで、フィラーの表面処理及びポリマーラテックスなど粒状ポリマーを用いたフィラーの局在化法について具体例を挙げて詳細に解説します。

1. パーコレーション現象の基礎
2. 導電性フィラー配合樹脂の導電機構モデル
   1. 統計的パーコレーションモデル
   2. Effective Media (実質媒質) モデル
   3. General Effective Media (GEM) モデル
   4. 熱力学的パーコレーションモデル
   5. 動的パーコレーションモデル
   6. Inter-particle Distance (IPD) Model
   7. Composites with Hybrid Fillers
3. フィラー粒子間の導電機構
   1. 直接接触モデル
   2. 被膜介在モデル (トンネル伝導モデル)
4. 導電性フィラーの表面改質によるフィラーの分散性制御
   1. カップリング剤よる表面改質
   2. ポリマーグラフト化による表面改質
5. 粒状ポリマーを用いたフィラーの局在化法
   1. ラテックス法
   2. 静電吸着法
• 質疑応答

第2部 ナノカーボン材料の局在化による高機能複合樹脂の開発

(2016年4月12日 13:15〜14:45)

　カーボンナノチューブ (CNT) をはじめとするナノカーボン材料は、力学的、電気的に優れた特性を樹脂に付与するナノコンポジット素材として用いられてきています。 非相溶性の樹脂をブレンドすると相分離が生じますが、このような系にナノカーボンを添加すると、樹脂の組み合わせにより、一方の相にナノカーボンが移行、局在化する現象が起こります。それによって、局所的にナノカーボンの濃度が大きくなり、少量の添加でナノカーボンに由来する特性が発現する場合があります。 　本研究では、この性質を利用して、樹脂ブレンドにおいて、一方の相にナノカーボンを分散・局在化させると共に、モルフォロジーを制御する技術を開発しています。制御された相分離構造を持つ樹脂ブレンドと、ナノカーボンを組み合わせることで、少量の添加で導電性などの特性を向上させるような複合化技術を確立することを目指します。

第3部 高分子複合材料におけるフィラーの分散評価・配向評価

(2016年4月12日 14:30〜16:00)

　高分子複合材料の物性研究において、試料作成条件と材料物性とが相関することが知られている。概ねフィラーの分散や配向という言葉で論じられるが、肝心の分散や配向の定義があいまいで、定性的な議論に終始することが多い。我々は2次元および3次元の画像解析技術を用いて分散や配向を定量的に評価する技術を研究しており、現実の材料研究に活用した例とともに紹介する。

1. 高分子複合材料の画像の取得技術
   1. 走査型電子顕微鏡
   2. 光学顕微鏡
   3. X線CT
2. 画像解析の基礎
   1. 画像処理と画像解析
   2. 画像処理・解析と数式
3. 繊維複合材料における配向の解析
   1. 実験系の紹介
   2. 解析手法
   3. 研究実例
4. 複合材料における分散の解析
   1. 解析手法
   2. シリカ微粒子複合材料の研究例
   3. カーボンナノチューブ複合材料の研究例
• 質疑応答