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論文

Phase transition and domain formation in ferroaxial crystals

林田 健志*; 上村 洋平*; 木村 健太*; 松岡 悟志*; 萩原 雅人; 廣瀬 左京*; 盛岡 仁*; 長谷川 達夫*; 木村 剛*

Physical Review Materials (Internet), 5(12), p.124409_1 - 124409_10, 2021/12

The ferroaxial order, which is characterized by a rotational structural distortion in a crystal, has been recently proposed as one of ferroic orders. Though the domain formation is a characteristic feature in ferroic materials, there has been little study done concerning that for the ferroaxial order. Here, we investigate ferroaxial domains that are formed through a ferroaxial transition in two representative ferroaxial materials, NiTiO$$_{3}$$ and RbFe(MoO$$_{4}$$)$$_{2}$$. We spatially resolve their domain structures using an optical method based on electric-field- induced optical rotation, that is, electrogyration (EG). In NiTiO$$_{3}$$, multi-domains are constructed when crystals undergo a ferroaxial transition and the domain size depends on the cooling rate around the transition temperature. Furthermore, the ferroaxial domain structure obtained by the EG measurement is well matched with that by scanning X-ray diffraction (XRD). RbFe(MoO$$_{4}$$)$$_{2}$$ also exhibits multi-domain states in which domain patterns are different each time a crystal undergoes a ferroaxial transition. In addition, the temperature dependence of the EG signal well obeys that of the order parameter of a first-order phase transition. These results ensure the effectiveness of the EG effect to elucidate the nature of ferroaxial order.

報告書

超深地層研究所計画(岩盤の水理に関する調査研究); 再冠水試験・坑道埋め戻しに伴う地下水環境の回復挙動の予測

尾上 博則; 木村 仁*

JAEA-Research 2019-001, 57 Pages, 2019/08

JAEA-Research-2019-001.pdf:10.03MB

本研究では、再冠水試験や坑道埋め戻しによって坑道周辺の地下水の水圧や水質変化に与える影響を確認するための予測解析を行った。再冠水試験の予測解析では、坑道の冠水条件の違いに着目した解析を実施した。その結果、再冠水試験の計画立案に有益な情報として、坑道の冠水速度による周辺岩盤の地下水環境の変化の違いを定量的に確認することができた。また、坑道埋め戻しの予測解析では、坑道の埋め戻し材の透水性の違いに着目した解析を実施した。その結果、坑道埋め戻し後10年程度の地下水圧および塩化物イオン濃度の変化を推定することができた。また、周辺岩盤と比べて高い透水性の埋め戻し材を用いる場合には、坑道内部が地下水の移行経路となり地下深部の塩化物イオン濃度の高い地下水が引き上げられることが示された。

論文

Materials and Life Science Experimental Facility (MLF) at the Japan Proton Accelerator Research Complex, 2; Neutron scattering instruments

中島 健次; 川北 至信; 伊藤 晋一*; 阿部 淳*; 相澤 一也; 青木 裕之; 遠藤 仁*; 藤田 全基*; 舟越 賢一*; Gong, W.*; et al.

Quantum Beam Science (Internet), 1(3), p.9_1 - 9_59, 2017/12

J-PARC物質・生命科学実験施設の中性子実験装置についてのレビューである。物質・生命科学実験施設には23の中性子ビームポートがあり21台の装置が設置されている。それらは、J-PARCの高性能な中性子源と最新の技術を組み合わせた世界屈指の実験装置群である。このレビューでは、装置性能や典型的な成果等について概観する。

報告書

超深地層研究所計画(岩盤の水理に関する調査研究); 研究坑道掘削に伴う地下水流動場及び地下水水質の変化を考慮した地下水流動のモデル化・解析; 2011年度

尾上 博則; 前村 庸之*; 木村 仁*; 菱谷 智幸*; 水野 崇; 竹内 竜史; 岩月 輝希

JAEA-Research 2014-010, 35 Pages, 2014/06

JAEA-Research-2014-010.pdf:59.86MB

本研究では、超深地層研究所計画の第2段階における調査研究で構築された瑞浪超深地層研究所周辺の水理地質構造概念を考慮した水理地質構造モデルを用いて、研究坑道掘削を模擬した地下水流動解析や移流分散解析を実施し、深度500mまでの研究坑道の掘削に伴う地下水流動や地下水水質の変化の再現性の確認を行った。その結果、研究坑道からの湧水量やそれに伴う地下水圧および塩化物イオン濃度の変化傾向を概括的に再現することができ、水理地質構造概念の妥当性を示すことができた。

報告書

超深地層研究所計画(岩盤の水理に関する調査研究); 研究坑道掘削に伴う地下水流動場及び地下水水質の変化を考慮した地下水流動のモデル化・解析; 2010年度

菱谷 智幸*; 前村 庸之*; 木村 仁*; 尾上 博則; 三枝 博光; 水野 崇

JAEA-Research 2013-023, 84 Pages, 2013/11

JAEA-Research-2013-023.pdf:11.72MB

本研究では、深度約460mまでの研究坑道の掘削に伴う地下水圧や地下水水質の変化に関する情報に基づき、地質環境モデルを構築するとともに、それらの妥当性を確認するために数値解析的な検討を実施した。さらに、それらの結果を反映した地下水流動解析による水理地質構造モデルのキャリブレーションを実施し、これまでに取得されているデータを統合的に説明できる水理地質構造モデルの構築を試みた。その結果、水理地質構造や坑道近傍の透水性及び有効間隙率が、研究坑道の掘削に伴う湧水量や周辺の地下水圧分布並びに地下水水質の変化に与える影響を把握することができた。また、研究坑道からの湧水量、それに伴う地下水圧や塩化物イオン濃度の変化傾向を概括的に再現することができた。

論文

Electronic structure of heavy fermion uranium compounds studied by core-level photoelectron spectroscopy

藤森 伸一; 大河内 拓雄*; 川崎 郁斗; 保井 晃; 竹田 幸治; 岡根 哲夫; 斎藤 祐児; 藤森 淳; 山上 浩志; 芳賀 芳範; et al.

Journal of the Physical Society of Japan, 81(1), p.014703_1 - 014703_9, 2012/01

 被引用回数:35 パーセンタイル:83.28(Physics, Multidisciplinary)

重い電子系化合物UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$, UPd$$_2$$Al$$_3$$, UPt$$_3$$及び典型的な遍歴・局在系に対して高分解能内殻光電子分光実験を行い、その電子状態に対する研究を行った。UGe$$_2$$, UCoGe, URhGe, URu$$_2$$Si$$_2$$, UNi$$_2$$Al$$_3$$の内殻スペクトルは遍歴的な化合物の内殻スペクトルに類似しており、これらの化合物ではU 5$$f$$電子はよく混成していることを示している。一方でUPd$$_2$$Al$$_3$$及びPt$$_3$$の内殻スペクトルはこれらのスペクトルとは異なっており、U 5$$f$$電子は電子相関効果が強いことを示している。

報告書

財務・契約系情報システム改修に関する技術報告

木村 英雄; 青柳 哲雄; 佐藤 泰一; 酒井 学; 日笠 直樹*; 鈴木 仁; 辻 実

JAEA-Technology 2011-027, 31 Pages, 2011/09

JAEA-Technology-2011-027.pdf:2.16MB

原子力機構の基幹業務システムである財務・契約系情報システム(平成17年10月運用開始)は、運用開始当初より機構独自機能の肥大化と構造上の問題に起因するライフサイクルコスト高や、応答性,拡張性の問題等が顕在化した。これらの問題を解決するため、システムの更新にあたり、(1)業務の見直しによる機構独自機能の最小限化、市販パッケージの改造の完全排除、(2)システムのサブシステムの疎結合集合体化、サブシステム間のインタフェースの明確化、(3)分離調達、を実施した。これらの実施により、コスト削減とシステムの性能改善・拡張性向上を達成した。以上の手法は、オープンプラットフォーム、市販パッケージ、分離調達に潜む共通課題の解決に資するものであり、機構以外のさまざまな組織における業務システムの開発,整備に対しても有用である。

論文

Quantitative analysis of cisplatin sensitivity of human esophageal squamous cancer cell lines using in-air micro-PIXE

田中 成岳*; 木村 仁*; Faried, A.*; 酒井 真*; 佐野 孝昭*; 猪瀬 崇徳*; 宗田 真*; 岡田 幸士*; 中島 政信*; 宮崎 達也*; et al.

Cancer Science, 101(6), p.1487 - 1492, 2010/06

 被引用回数:12 パーセンタイル:34.46(Oncology)

大気マイクロPIXEを用いて、食道ガン細胞株において、主要な化学療法薬であるシスプラチンの細胞内局在性を調べ、同細胞株のシスプラチンに対する感度を決定した。2種類のヒト食道扁平上皮癌(ESCC)細胞株(TE-2とTE-13)のシスプラチンに対する感受性は、MTT分析,フローサイトメトリ、及びDNA断片化分析を用いて確認した。これらの細胞試料に対して大気マイクロPIXE分析を行うとともに、リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応を用いて両細胞株における、「マルチ-ドラッグ」抵抗性タンパク質2(MRP2)のmRNA発現を評価した。この結果、TE-2セルはTE-13セルよりシスプラチンに敏感であることが明らかとなった。この研究結果は、大気マイクロPIXEが個別細胞のシスプラチン感受性を定量評価する方法として有効であることを示唆した。また、最終的には細胞膜の中のMRP2がESCC細胞のシスプラチン感受性を制御する重要な役割を担っているのではないかという推測に至った。

論文

Structural basis for the fast phase change of Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$; Ring statistics analogy between the crystal and amorphous states

小原 真司*; 加藤 健一*; 木村 滋*; 田中 均*; 臼杵 毅*; 鈴谷 賢太郎; 田中 宏志*; 守友 浩*; 松永 利之*; 山田 昇*; et al.

Applied Physics Letters, 89(20), p.201910_1 - 201910_3, 2006/11

 被引用回数:183 パーセンタイル:97.85(Physics, Applied)

アモルファス-結晶相変化型記録(DVD)材料として代表的なアモルファスGe$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$の3次元的原子配置を放射光X線回折と逆モンテカルロシミュレーションによって明らかにした。その結果、アモルファスGe$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$の構造は、4と6の偶数個の原子がつくるリングから成り立っており、Ge$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$結晶がNaCl型で4員環(4角形)のみからなることと類似している。一方、あまり相変化記録速度の速くないアモルファスGeTeでは、Ge-Ge結合が優先的にできてしまうために奇数個の原子からなるリングも多数存在する。こうした結晶とのトポロジカルな類似性がアモルファスGe$$_{2}$$Sb$$_{2}$$Te$$_{5}$$の相変化(結晶化)速度を速め、DVD材料として適当とならしめていることが明らかになった。

論文

Minor actinide neutron capture cross-section measurements with a 4$$pi$$ Ge spectrometer

小泉 光生; 長 明彦; 藤 暢輔; 木村 敦; 水本 元治; 大島 真澄; 井頭 政之*; 大崎 敏郎*; 原田 秀郎*; 古高 和禎*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 562(2), p.767 - 770, 2006/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.27(Instruments & Instrumentation)

原子核科学研究グループにおいては、文部科学省公募型特会事業において、マイナーアクチニドの中性子捕獲断面積を測ることを目的として、4$$pi$$Geスペクトロメータを使った実験装置の準備を行っている。実験は、京大炉の電子LINAC施設で行う予定で、TOF中性子ビームラインの整備はほぼ完了している。4$$pi$$Geスペクトロメータの建設は進行中である。並行して、デジタル処理テクニックに基づく新しいデータ収集システムの開発を行った。以上この事業の現状について紹介する。

報告書

ナトリウム冷却炉の上部プレナム流動特性の研究; 水流動試験の検証解析と渦予測手法の適用性検討

藤井 正; 近澤 佳隆; 此村 守; 上出 英樹; 木村 暢之; 中山 王克; 大島 宏之; 成田 均*; 藤又 和博*; 糸岡 聡*

JAEA-Research 2006-017, 113 Pages, 2006/03

JAEA-Research-2006-017.pdf:14.98MB

実用化戦略調査研究で概念設計を進めているナトリウム冷却大型炉では、従来設計よりも高流速条件となる炉上部プレナム内の流動特性を把握するため、縮尺水流動試験が実施されている。本報告では、汎用熱流体解析プログラムを用いて水試験体系を対象とした流動解析を実施し、実機体系でのプレナム内流況と気泡を伴う水中渦の評価に対する適用性を検討した。(1)1/10縮尺プレナム試験を対象に、フルード数一致条件での定常解析を実施した。解析では、炉心上部機構内部から炉容器壁に向かう噴出し流れや、切込み部からの上昇噴流等の上部プレナムでの特徴的なフローパターンを再現できる見通しを得た。また、実機体系での全体流況が水試験体系と定性的に一致することを確認するとともに、解析における数値解法や境界条件等の設定がフローパターンに及ぼす影響が明らかとなった。(2)伸長渦理論に基づく渦予測評価手法を用いて、1/10縮尺試験のディッププレート下方領域における渦の分布を評価した。実機流速一致条件の場合には、水試験と同様、コールドレグ配管壁からホットレグ配管に吸込まれる2本の渦を、気泡を伴う水中渦として同定した。この結果より、上部プレナム内で定常的に発生する液中渦を渦予測評価手法により同定できることを確認した。

論文

CT injection experiment in JFT-2M

小川 宏明; 小川 俊英; 都筑 和泰; 川島 寿人; 河西 敏*; 柏 好敏; 長谷川 浩一; 鈴木 貞明; 柴田 孝俊; 三浦 幸俊; et al.

Fusion Science and Technology, 49(2), p.209 - 224, 2006/02

 被引用回数:3 パーセンタイル:25.6(Nuclear Science & Technology)

JFT-2Mでは、コンパクト・トロイド(CT)入射による先進的燃料補給法の開発を進めてきた。JFT-2Mの実験において、初めてHモードプラズマ中にCTを入射することに成功し、Hモードとの両立を確認した。その際の粒子補給効率として最大40%を得た。また、トカマク中でのCTの上下方向のシフトや反射といったトカマク磁場との相互作用に起因するCTの挙動を実験的に解明した。さらにCT入射直後に発生する磁気揺動の解析から、この揺動がCT磁場とトカマク磁場との磁気リコネクションを通じた粒子解放過程に関連することを明らかにした。同時に、入射装置の改良によるCTパラメータ(密度,速度)の向上や湾曲輸送管を用いたCT輸送実験を行い大型装置に適用する際の技術開発を進めた。

報告書

立坑・坑道壁面調査・解析データを対象とした管理・可視化データの作成・解析およびモデル化作業

高野 仁*; 木村 仁*

JNC TJ7440 2005-090, 210 Pages, 2004/03

JNC-TJ7440-2005-090.PDF:8.35MB

瑞浪超深地層研究所・研究坑道周辺に分布する地質・地質構造を三次元的に把握するために,立坑・坑道壁面の調査・解析データを対象とした管理・可視化データの作成・解析およびモデル化作業を行った。 瑞浪超深地層研究所の立坑を中心とした1km平方内の領域を対象として,地質・地質構造の解析に必要なデータセットを作成した。このデータセットから地質・地質構造データ管理・可視化システムVULCAN(ヴァルカン)を用いて三次元の地質構造モデルを構築した。作成したモデルは被覆堆積岩4層,基盤花崗岩上限面の計5層に加え,堆積岩内の礫岩層と花崗岩内の上部割れ目帯,下部割れ目低密度帯,風化帯の細区分を行った。また,リニアメントおよび断層面の三次元モデルも作成した。地質・地質構造モデルの構築に際しては,ボーリングデータやリニアメント調査結果などの既往データとの整合性や矛盾点を吟味して精度の向上を図った。

報告書

地質・地質構造データ管理・可視化システムの購入および初期データ作成作業

高野 仁*; 木村 仁*

JNC TJ7440 2005-089, 35 Pages, 2004/03

JNC-TJ7440-2005-089.PDF:1.02MB

瑞浪超深地層研究所・研究坑道周辺に分布する地質・地質構造を三次元的に把握するために、立坑・坑道壁面の調査・解析データを対象とした管理・可視化データの作成・解析およびモデル化作業を行った。瑞浪超深地層研究所の立坑を中心とした1km2内の領域を対象として、地質・地質構造の解析に必要なデータセットを作成した。このデータセットから地質・地質構造データ管理・可視化システムVULCAN(ヴアルカン)を用いて三次元の地質構造モデルを構築した。作成したモデルは被覆堆積岩4層、基盤花崗岩上限面の計5層に加え、堆積岩内の礫岩層と花崗岩内の上部割れ目帯、下部割れ目帯低密度帯、風化帯の細区分を行った。また、リニアメントおよび断層面の三次元モデルも作成した。

論文

Compact toroid injection as fueling in the JFT-2M tokamak

小川 俊英; 小川 宏明; 三浦 幸俊; 新美 大伸*; 木村 晴行; 柏 好敏; 柴田 孝俊; 山本 正弘; 福本 直之*; 永田 正義*; et al.

Journal of Nuclear Materials, 290-293, p.454 - 458, 2001/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:50.11(Materials Science, Multidisciplinary)

JFT-2Mではコンパクト・トロイド(CT)入射による燃料供給の研究を行っている。CT入射実験はシングルヌル・ダイバータ配位で、トロイダル磁場B$$_{T}$$=0.8~1.3T,プラズマ電流I$$_{p}$$=140~240kAの条件で行った。CT入射装置からトロイダル方向に67.5度離れた垂直方向の軟X線検出器アレイでCT進入の様子を観測した。B$$_{T}$$=0.8TではCT入射直後、OH及びNBI加熱プラズマ中で大半径方向に非対称な軟X線分布の形成を観測した。同時に50$$mu$$s程度継続する大振幅の磁気揺動($$geq$$100kHz)を観測した。CTの速度がプラズマ入射ではこれまでの最高の300km/sが得られ、この時の電子密度の上昇率は1.2$$times$$10$$^{22}$$m$$^{-3}$$/sに達した。これはこれまでの実験条件($$nu_{CT}$$~200km/s)で得られた値の約3倍に相当する。上記の条件ではCT入射直後に軟X線検出器の高磁場側端チャンネルを含むすべてのチャンネルに応答があった。同じトロイダル磁場強度では、より運動エネルギーの大きいCTほど進入が深く、またCTの進入が深いほどCT入射直後の線平均電子密度の上昇率が高くなることが明らかになった。

報告書

高速炉の冷却系に関する総合試験計画; 炉容器および1次冷却系モデルの検討

上出 英樹; 林 謙二; 軍司 稔; 林田 均; 西村 元彦; 飯塚 透; 木村 暢之; 田中 正暁; 仲井 悟; 望月 弘保; et al.

PNC TN9410 96-279, 51 Pages, 1996/08

PNC-TN9410-96-279.pdf:2.92MB

動力炉・核燃料開発事業団では「原子炉冷却系総合試験」として,高速炉の実用化を目指し,実証炉段階で採用される原子炉冷却系に係る新概念技術の確立を目的とし,原子炉容器から蒸気発生器までの1次,2次冷却系,水蒸気系,崩壊熱除去系を総合的に模擬した大型ナトリウム試験を計画している。実証炉の特徴であるトップエントリー配管システム,炉内冷却器を用い自然循環を積極的に活用した崩壊熱除去系,低温流体循環方式の炉容器壁保護系,一体貫流型蒸気発生器,再循環系を用いた崩壊熱除去運転などを含め配管短縮化,機器のコンパクト化,高信頼性崩壊熱除去システムなどについて熱流動上の課題,構造上の課題を設定し,それらを解決できる試験装置として特に原子炉容器ならびに1次冷却系の試験モデルの検討を行った。特に(1)実証炉の熱流動と構造上の課題に対する解決方策としての充足,(2)熱流動上の課題と構造上の課題のバランス,(3)総合試験として系統全体での複合現象,構成機器間の熱流動的および構造的相互作用の模擬を重視して,試験モデル候補概念の創出,予測解析を含む定量的な比較評価,モデルの選定を行った。さらに,選定モデル候補概念を元に,「原子炉冷却系総合試験」全体の試験装置概念を構築した。

口頭

Xeイオン照射ETFE系燃料電池用電解質膜の作製; UVグラフトと$$gamma$$線グラフトの比較

木村 祥亮*; 山本 利徳*; 黒田 真一*; 片貝 良一*; 久保田 仁*; Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成; 吉田 勝

no journal, , 

イオンビームにより形成される潜在飛跡領域と基材表面層に選択的にグラフト鎖を導入することを目的に、基材表面にのみラジカル生成が可能な光グラフト(UV法)と基材内部にまでラジカル生成が可能な$$gamma$$線グラフト($$gamma$$法)を利用することで、寸法変化を抑制した高プロトン伝導性電解質膜の作製を目指した。ETFE膜に129Xe$$^{23+}$$イオン(3.5MeV/n)を照射した膜に、UV法と$$gamma$$法によりStを後グラフト重合した後、スルホン化し電解質膜を作製した。同程度の$$sigma$$を持つ電解質膜の含水率を尺度とした寸法変化に及ぼす影響を検討したところ、UV法に比べて$$gamma$$法の含水率は約1/2にまで抑制された。$$gamma$$法における電解質膜の含水抑制は、アルコール系溶媒が基材内部にまでラジカルが存在するにもかかわらず、表面化学修飾にのみ作用したためと結論した。一方、UV法の場合、グラフト鎖は基材全体に導入されるため高い含水率を示したと考えた。

口頭

即発$$gamma$$線分析による石材の産地同定の試み

松江 秀明; 小島 均*; 吉田 博和*; 浅野 信子*; 長谷川 正一*; 長 秋雄*; 初川 雄一; 瀬川 麻里子; 大澤 崇人; 沼尾 達弥*; et al.

no journal, , 

墓石等に用いられる石材は、国産に比べ安価な外国産石材が多く使用されている。しかし、外国産石材は、変色や表面劣化に関する事例が散見されるにもかかわらず、その実態が把握されていないのが現状である。石材の産地同定は、石材業者の経験から判断される場合がほとんどであり、より客観的な判別手法が必要とされている。国内の石材の主要生産地である茨城県では産学官の委員会によって、色彩評価,帯磁率及び鉱物粒度分布特性による種別判定等の検討を行ってきたが、十分な判別能を有してはいない。そこで、即発$$gamma$$線分析(PGA)による元素組成分析と地質学的知見を応用し石材の産地判定方法の検討を行うこととした。その結果、PGAにおいて特に高感度であるホウ素の組成比において茨城県産と中国産石材間で明確な差異を見いだした。

口頭

大気マイクロPIXEを用いた細胞内シスプラチン局在評価と食道癌細胞株における感受性評価

田中 成岳*; 酒井 真*; 木村 仁*; 宗田 真*; 中島 政信*; 加藤 広行*; 浅尾 高行*; 桑野 博行*; 及川 将一*; 佐藤 隆博; et al.

no journal, , 

食道癌は化学放射線療法が効果的な悪性腫瘍のひとつであり、そのresponderとnon-responderとを選別することは、個別化治療において重要な課題となっている。近年さまざまな研究において、抗癌剤感受性にかかわる因子の研究が進んでいるが、いまだ不明な点も多い。そこで、食道癌化学療法の中心的薬剤であるシスプラチンの細胞内動態と食道癌細胞株におけるその感受性に関して、大気マイクロPIXEを用いて調べた。その結果、シスプラチンの感受性には、作用場所である核への移行よりも細胞への取り込みが重要な要因である可能性が示唆された。

口頭

表面からのグラフト鎖導入技術を利用した燃料電池用電解質膜の作製

吉田 勝; Chen, J.; 浅野 雅春; 前川 康成; 木村 祥亮*; 黒田 真一*; 久保田 仁*

no journal, , 

イオンビームにより形成される潜在飛跡領域と基材表面層に選択的にグラフト鎖を導入することを目的に、光グラフト(UV法)と$$gamma$$線グラフト($$gamma$$法)を利用することで、寸法変化を抑制した高プロトン伝導性電解質膜の作製を目指した。ETFE膜にXeイオンを照射後、ラジカルをクエンチした膜にUV法と$$gamma$$法によりスチレンをグラフトした。このグラフト膜をスルホン化することにより電解質膜を得た。膜厚方向が同程度のプロトン伝導度を持つ電解質膜の含水率はUV法に比べ$$gamma$$法の含水率は約1/2にまで抑制された。$$gamma$$法における電解質膜の含水抑制は、重合溶媒の選択によりグラフト鎖が膜の表面層に選択的に導入されたためであり、スルホン酸基の断面におけるX線プロファイルからも明らかとなった。一方、UV法の場合、グラフト鎖は基材全体に導入されるため高い含水率を示したと考えられる。

口頭

高密度ポリエチレン基材に基づく固体高分子型燃料電池膜の研究; UV法と$$gamma$$法の比較

木村 祥亮*; 黒田 真一*; 久保田 仁*; 浅野 雅春; Chen, J.; 前川 康成; 吉田 勝

no journal, , 

電子線照射により架橋を導入した架橋高密度ポリエチレン(cHDPE)に、基材表面にのみラジカル生成が可能な光グラフト(UV法)と基材内部にまでラジカル生成が可能な$$gamma$$線グラフト($$gamma$$法)を利用してグラフト鎖を導入、次いでスルホン化により電解質膜を作製した。電解質膜の耐久性を80$$^{circ}$$Cの熱水中で評価したところ、UV法では$$gamma$$法に比べ約10倍スルホン酸基保持グラフト鎖が化学的に安定であることがわかった。$$gamma$$法では、基材自身の分子鎖切断が優先的に起こり、主鎖の低分子化とともに基材表面のみならず内部へも生成することから、その場所を起点に短いグラフト鎖が分布するため、スルホン酸基保持グラフト鎖の分解が加速されたと推察した。一方、UV法では、スルホン酸基保持グラフト鎖が基材の表面から内部に伸長する過程において、より高分子化が可能であり、結果的に基材内部で複雑な絡み合いなどを形成するため、脱離し難い構造になったと考えた。

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