Neutron reflectivity study on the nanostructure of PMMA chains near substrate interfaces based on contrast variation accompanied with small molecule sorption

下北 啓輔*; 山本 勝宏*; 宮田 登*; 中西 洋平*; 柴田 基樹*; 竹中 幹人*; 山田 悟史*; 瀬戸 秀樹*; 青木 裕之; 宮崎 司*

Soft Matter, 19(11), p.2082 - 2089, 2023/03

https://doi.org/10.1039/D2SM01482C

In the case of poly(methyl methacrylate) (PMMA) thin films on a Si substrate, thermal annealing induces the formation of a layer of PMMA chains tightly adsorbed near the substrate interface, and the strongly adsorbed PMMA remains on the substrate, even after washing with toluene (hereinafter called adsorbed sample). Neutron reflectometry revealed that the concerned structure consists of three layers: an inner layer (tightly bound on the substrate), a middle layer (bulk-like), and an outer layer (surface) in the adsorbed sample. When an adsorbed sample was exposed to toluene vapor, it became clear that, between the solid adsorption layer (which does not swell) and bulk-like swollen layer, there was a "buffer layer" that could sorb more toluene molecules than the bulk-like layer. This buffer layer was found not only in the adsorbed sample but also in the standard spin-cast PMMA thin films on the substrate. When the polymer chains were firmly adsorbed and immobilized on the Si substrate, the freedom of the possible structure right next to the tightly bound layer was reduced, which restricted the relaxation of the conformation of the polymer chain strongly. The "buffer layer" was manifested by the sorption of toluene with different scattering length density contrasts.

Neutron reflectometry-based structural analysis of an aligning agent additive for the alignment of nematic liquid crystals on solid substrates

根本 文也*; 山田 悟史*; 日野 正裕*; 青木 裕之; 瀬戸 秀樹*

Soft Matter, 18(3), p.545 - 553, 2022/01

https://doi.org/10.1039/D1SM01355F

Surface aligning agents, such as amphiphilic surfactants, are widely used to control the initial alignment of nematic liquid crystals (NLCs) in liquid crystal displays (LCDs). Generally, these agents are first coated on a substrate prior to NLC introduction. When mixed with NLCs, long alkyl chain amphiphilic agent additives may control the NLC alignment without requiring pretreatment because they may spontaneously form an adsorbed layer at the solid-NLC interface. These self-assembled layers (SALs) appear promising in the effective control of the initial alignment of LCDs. However, direct observation of the adsorbed layer structure in contact with the NLCs is challenging due to probe limitations. Furthermore, the areal densities and alignments of the amphiphiles adsorbed from NLCs at the solid-NLC interface are not previously reported. Herein, the structure of the surface aligning agent -hexadecyltrimethylammonium-d bromide (d-CTAB) was investigated at the silicon-NLC interface using neutron reflectometry (NR), which indicated that the CTAB self-assembled as a monolayer, with its alignment dependent on the amphiphile concentration. At low amphiphile concentrations, the alignment of the SAL and NLCs was parallel to the substrate. With increasing amphiphile concentration, the number of amphiphiles attached to the substrate increased within the framework of the Gibbs monolayer, with the alignment of the amphiphiles and NLCs becoming perpendicular to the substrate. The experimental setup used here is comparable to those of more natural systems, such as those found in the alignment of NLCs in LCDs.

Design and performance of high-pressure PLANET beamline at pulsed neutron source at J-PARC

服部 高典; 佐野 亜沙美; 有馬 寛*; 小松 一生*; 山田 明寛*; 稲村 泰弘; 中谷 健; 瀬戸 雄介*; 永井 隆哉*; 内海 渉; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 780, p.55 - 67, 2015/04

https://doi.org/10.1016/j.nima.2015.01.059

PLANETは高温高圧実験に特化された飛行時間型の中性子ビームラインである。パルス中性子回折実験用に設計された大型の6軸型マルチアンビルプレスを用いることで定常的には高温高圧下約10GPa、2000Kでのデータ測定が可能性である。きれいなデータを取得するために、ビームラインには入射スリットと受光スリットが装備してあり、高圧アセンブリからの寄生散乱が除去可能である。/=0.6%の高い分解能、0.2-8.4の広いデータ取得可能レンジおよび高い寄生散乱除去性能により、高温高圧下での結晶および液体の高精度な構造決定が可能となっている。

Changes to the chemical structure of isotactic-polypropylene induced by ion-beam irradiation

岡 壽崇; 大島 明博*; 本橋 良太*; 瀬戸 直人*; 渡邊 裕司*; 小林 亮二*; 斉藤 功樹*; 工藤 久明*; 村上 健*; 鷲尾 方一*; et al.

Radiation Physics and Chemistry, 80(2), p.278 - 280, 2011/02

https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2010.07.047

アイソタクチックポリスチレンに種々のイオンビームを照射し、化学構造の変化を調べた。顕微赤外分光及び紫外可視分光の結果から、LETとフルエンスによって化学構造変化が大きく変化することが明らかになった。

資源環境技術総合研究所/サイクル機構 共同研究報告書 -岩盤空洞の安定性に関する評価方法の検討- 平成12年度共同研究報告書

前田 信行; 松井 裕哉; 瀬戸 政宏*

JNC TY7400 2001-001, 30 Pages, 2001/03

JNC-TY7400-2001-001.pdf:1.24MB

資源環境技術総合研究所とサイクル機構は、岩盤の力学的安定性に関する調査方法や評価方法をテーマとして、平成元年度より共同研究を実施している。平成10年度から第4フェーズとして、岩盤空洞の安定性に関する評価方法の検討というテーマで、主として掘削影響領域を評価するための基礎データとなる初期応力状態や二次応力状態の計測・評価手法などについて検討することとした。本年度は、三軸応力下でAE法、DRAによる初期応力測定を行うことができる手法を開発し、その手法の適用性について評価した。それらの結果について、以下に述べる。1)一軸載荷試験によるAE法とDRAでは、先行応力値の応力レベルが高い場合は、応力値の推定精度が低下することがわかった。2)封圧を作用させるための圧力容器を製作し、三軸応力下でのAE法、DRAによる初期応力測定手法を開発した。3)東濃鉱山の堆積岩(明世累層)を用いて実施した三軸応力下でのAE法およびDRAによる応力値の推定の結果、比較的精度良く先行応力値を推定できることが示され、開発した手法の有効性が確認された。

アスファルト固化処理施設躯体の耐力評価

山田 登志郎*; 森川 博司*; 石田 雅利*; 瀬戸 裕*; 山本 佳史*; 澤本 佳和*

JNC TJ8410 98-002, 124 Pages, 1998/11

JNC-TJ8410-98-002.pdf:3.82MB

本報告書は、平成9年3月11日に発生したアスファルト固化施設の火災・爆発事故に対して、当該施設で生じた爆発威力の推定に関して必要となる当該施設の主要な構造壁(床)の静的降伏及び終局耐力の評価を目的としたものである。鉄筋コンクリート床板の降伏及び終局耐力を評価する際には、簡易手法による評価と有限要素法(FEM)による評価が考えられる。簡易手法により降伏耐力を評価する場合には、基礎微分方程式による解法が比較的有効とされている。また、終局耐力については床板内に生じる扁平アーチ状の圧縮膜作用(アーチアクション)をなんらかの形で取り入れる降伏線理論で評価することを試みる。ただし、複雑な境界条件を持つ床板に対しては簡易手法の適用が困難であることや、異なった解析法での同一床板のクロスチェックを行うことは、解析法の妥当性の検証に有効であることから、一部の床板については、FEMによる評価も実施した。その結果、既従の実験及びアスファルト固化施設の一部構築壁(床)の耐力評価について、簡易手法とFEMによるクロスチェックを行うことによ、両手法の妥当性及び簡易手法の適用範囲を検証した。特に既従の実験の耐力評価では、簡易手法による終局耐力の評価では実験結果を30%の誤差範囲内で、またFEMでは15%程度高い値で評価できることが分かった。以上よりFEM以外にも、壁の形状が簡単なものについては、アーチアクション等の効果を取り入れることにより簡易手法により壁の耐力評価がある程度行えることが分かった。

東海再処理施設における海中放出管からの漏えいについて; 海中放出管の漏えい原因究明,2; 損傷から漏えいへの進展

堂村 和幸; 森本 憲次; 瀬戸 信彦; 岩崎 省悟; 福有 義裕; 伊波 慎一

no journal, , 

東海再処理施設の海底に埋設された海中放出管から漏えいが発生した。この漏えいが発生した原因を究明するため、漏えい箇所の配管を切断し、陸上に回収した後、観察,分析等の調査を行った。この調査の結果、配管は施工時に外部から損傷を受け、約17年の供用中に損傷した部分の経年的な変化により、漏えいに至ったものと推定した。本件では、経年的な変化について、調査した結果、電気防食により生成された水素により、水素脆性割れ及び水素誘起割れによるき裂が発生し、配管の漏えいへと進展したと推定した経緯について報告する。

Effects of environmental mitigation and water radiolysis on crack growth in simulated BWR environment in highly irradiated 316L stainless steel

知見 康弘; 笠原 茂樹; 端 邦樹; 西山 裕孝; 瀬戸 仁史*; 茶谷 一宏*; 橘内 裕寿*; 越石 正人*

no journal, , 

高照射材料に対する照射誘起応力腐食割れ(IASCC)進展挙動において、環境緩和効果及び放射化した材料からの線による水の放射線分解の影響を調べるため、JMTRで約12dpaまで中性子照射した316Lステンレス鋼試験片及びその焼鈍熱処理試験片を用いて、BWR模擬水質環境(約290C高温水)中でき裂進展試験を実施した。試験水質について、腐食電位(ECP)を脱気及び水素注入で低下させることにより、高照射量, 高応力拡大係数(K値)の条件でも、き裂進展速度は1桁程度低下した。この結果は、材料・応力条件が厳しい場合でも環境緩和効果が見られることを示している。発表では、低K値条件や焼鈍熱処理材について破面補正前の暫定的なき裂進展速度データも示し、き裂進展速度への水の放射線分解の影響について議論する。

Relationship between crack growth rates and locally deformed structures in irradiated 316L stainless steels

知見 康弘; 笠原 茂樹; 西山 裕孝; 瀬戸 仁史*; 橘内 裕寿*; 越石 正人*

no journal, , 

照射誘起応力腐食割れ(IASCC)進展挙動を理解するため、中性子照射した316Lステンレス鋼コンパクトテンション試験片を用いて、BWR模擬水質環境(約288C)中でき裂進展試験を実施した。さらに、中性子照射した316Lステンレス鋼引張試験片にひずみを付加した後、変形組織について透過型電子顕微鏡(TEM)により観察した。その結果、低照射量領域(1.9dpa)では、き裂進展速度に環境緩和効果が見られ、変形組織は転位が絡み合ったものであった。一方、高照射量領域(2.7dpa)では、き裂進展速度の環境緩和効果が小さく、変形組織は主に転位チャンネルからなるものであった。き裂進展挙動と変形組織の関係から、IASCC進展機構に関して議論する。