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-butadiene) reinforced by carbon blackWatanabe, Yuki*; 熊川 大幹*; Karitani, Shu*; 井上 正志*; 岩蕗 仁*; 中西 洋平*; 柴田 基樹*; 元川 竜平; 杉田 剛; 上田 祐生; et al.
Macromolecules, 58(16), p.8641 - 8648, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00We investigated how the particle size of carbon black (CB) affects the reinforcement of CB to vulcanized poly(styrene-co-butadiene) (SBR) in the glassy region. When the average diameter of CB d is larger than 100 nm, the enhancement of modulus can be expressed by the Eshelby/Mori-Tanaka model, which agrees with the results obtained for an SBR/silica system. On the other hand, at d 
100nm, the volume fraction dependence of the enhancement becomes stronger than the theory's prediction. The scattering studies on the SBR/CB systems revealed that the aggregates of CB at d 100nm consist of densely packed CB, while the aggregates of CB at d 
100nm exhibit branch structures. At d 100nm, the voids or the occluded region in the packed CB increase the volume fraction, resulting in a stronger volume fraction dependence of the enhancement.
田村 由起子*; 荒川 勝利*; 竹中 幹人*; 中西 洋平*; 藤波 想*; 柴田 基樹*; 山本 勝宏*; 宮田 登*; 山田 雅子*; 瀬戸 秀紀*; et al.
Polymer, 333, p.128662_1 - 128662_8, 2025/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0.00(Polymer Science)To investigate the relationship between the mechanical properties of silica-filled styrene-butadiene rubber (SBR) and the amount of bound rubber at the filler/rubber interface, the polymer matrix was extracted from silica-filled SBR using toluene at room temperature. In this study, this extraction process was reproduced by leaching a thermally annealed SBR layer deposited on a Si substrate in toluene at room temperature, where the adsorption layer of the SBR was grown at the interface with the substrate by thermal annealing. The SBR adsorption layer on the Si substrate has two-layer structures consisting of an inner and outer adsorption layers, which correspond to the tightly and loosely bound rubbers on the filler surface of the silica-filled SBR, respectively. For the sample annealed for less than 6 h, the outer adsorption layer, loosely bound to the substrate, was easily leached in toluene for 5 min, leaving only the inner adsorption layer on the substrate. For the samples annealed for more than 24 h, a large portion of the outer adsorption layer remained on top of the inner adsorption layer as a terrace structure. However, even for the sample annealed for 24 h, treating with toluene for 24 h completely leached the outer adsorption layer from the inner adsorption layer, although the inner adsorption layer remained on the substrate. It was found that the loosely bound rubber in the silica-filled SBR could be easily extracted from the filler surface, along with the free polymer chains in the polymer matrix during extraction with toluene at room temperature. In contrast, the tightly bound rubber was not leached by toluene at room temperature. This may be because the interfacial polymer chains within approximately 1 nm of the substrate surface were strongly constrained to the substrate, and even toluene molecules were excluded.
宮崎 司*; 宮田 登*; 有馬 寛*; 下北 啓輔*; 山本 勝宏*; 竹中 幹人*; 中西 洋平*; 柴田 基樹*; 青木 裕之; 山田 悟史*; et al.
Colloids and Surfaces A; Physicochemical and Engineering Aspects, 701, p.134928_1 - 134928_8, 2024/11
被引用回数：0 パーセンタイル：11.70(Chemistry, Physical)Isotactic polypropylene (PP) thin films deposited on Si substrates were subjected to neutron reflectivity (NR) measurements under various humidity conditions to evaluate the isothermal adsorption of water accumulated between the PP layer and Si substrate, with focus on the temperature-dependence of the adsorption isotherm. The adsorption of accumulated water followed a single type II isotherm according to the Brunauer-Emmett-Teller (BET) classification, regardless of temperature. This can be attributed to the weak interactions between the PP layer and Si substrate, and between the PP layer and water molecules. Hydrophobic PP does not significantly interact with water molecules and the hydrophilic Si surface. Therefore, the interfacial water molecules are simply adsorbed on the native oxide layer on Si via simple interaction between the water molecules and the silicon oxide surface without being affected by the PP layer. Consequently, the adsorption isotherm of the accumulated water follows the single type II adsorption isotherm regardless of temperature, similar to the adsorption isotherm of water simply adsorbed on exposed silica surfaces. These weak interactions of the PP layer with the Si surface and water molecules also lead to fast diffusion kinetics for the accumulated water along the interface.
下北 啓輔*; 山本 勝宏*; 宮田 登*; 柴田 基樹*; 中西 洋平*; 荒川 勝利*; 竹中 幹人*; 木田 拓充*; 徳満 勝久*; 田中 亮*; et al.
Langmuir, 40(30), p.15758 - 15766, 2024/07
被引用回数：2 パーセンタイル：45.52(Chemistry, Multidisciplinary)To investigate the structure of the interface between polyethylene films and substrates, the neutron reflectivity (NR) of deuterated polyethylene (dPE) thin films deposited on Si substrates was measured, demonstrating water accumulation at the interface, even under ambient conditions. After leaching the thermally annealed dPE films in hot p-xylene, NR measurements were conducted on the layers remaining on the substrate, clearly revealing that the adsorption layer of dPE grew during annealing and consisted of two layers, an inner adsorption layer and an outer adsorption layer, as previously proposed for amorphous polymers. The inner adsorption layer was approximately 3.7 nm thick with a density comparable to that of the bulk. The outer adsorption layer was several nanometers thick and appeared to grow insufficiently on top of the inner adsorption layer under the annealing conditions examined in this study. This study clarifying the growth of the adsorption layer of polyethylene at the interface with an inorganic substrate is useful for improving the performance of polymer/inorganic filler nanocomposites due to the wide utility of crystalline polyolefins as polymer matrix materials in nanocomposites.
中西 洋平*; 柴田 基樹*; 澤田 諭*; 近藤 寛朗*; 元川 竜平; 熊田 高之; 山本 勝宏*; 三田 一樹*; 宮崎 司*; 竹中 幹人*
Polymer, 306, p.127209_1 - 127209_7, 2024/06
被引用回数：5 パーセンタイル：62.63(Polymer Science)Adding silane coupling agents to rubber/silica particles systems improves their mechanical properties and the dispersion of the particles. The improvement is believed to be attributed to the enhanced adsorption of rubber molecules on the surface of silica particles by the silane coupling agent. However, the enhancement of the adsorption by silane coupling agent has not been clarified quantitatively yet. In this study, we have investigated the difference in (i) the adsorption of rubber on silica surfaces and (ii) the aggregation of silica particles in rubber/silica particle systems with and without silane coupling agents by using contrast variation neutron scattering (CV-SANS). The CVSANS results quantitatively clarified the adsorption layer's thickness and the degree of aggregation for both systems. In the case of the system without silane coupling agents, the adsorption layers do not exist around the particles, and the particles tend to aggregate. On the other hand, the adsorption layers of about 5.3 nm are formed on the surface of the particles in the system with silane coupling agents, and the addition of silane coupling agents suppressed the aggregation.
柴田 基樹*; 中西 洋平*; 阿部 淳*; 有馬 寛*; 岩瀬 裕希*; 柴山 充弘*; 元川 竜平; 熊田 高之; 高田 慎一; 山本 勝宏*; et al.
Polymer Journal, 55(11), p.1165 - 1170, 2023/11
被引用回数：3 パーセンタイル：36.58(Polymer Science)Marine ecosystem degradation due to micro plastics is a significant environmental problem, as acknowledged by Sustainable Development Goal 14. Decomposition of plastics using near critical or supercritical water is one of the promising methods to reduce micro plastics. To attain the optimization of the method for improving environmental friendliness, it is necessary to clarify the structural change of materials during the process. We, thus, investigated the decomposition processes of polystyrene particles dispersed in deuterated water (D
O) during heating under near critical or supercritical conditions by using in situ small-angle neutron scattering. Under subcritical conditions, the PS particles were swollen by DO due to increased compatibility with temperature. Near the critical point in subcritical conditions, the cleavage of PS chains in the particles occurred, so that the swollen ratio was much enhanced though the PS particles kept their shapes. In a supercritical condition, the PS particles were degraded into oil including oligomers or monomers and the phase-separated structures with styrene-rich and DO-rich regions.
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 秀紀*; 青木 裕之; 宮崎 司*
Soft Matter, 19(11), p.2082 - 2089, 2023/03
被引用回数：5 パーセンタイル：59.91(Chemistry, Physical)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.
下北 啓輔*; 山本 勝宏*; 宮田 登*; 有馬 寛*; 中西 洋平*; 竹中 幹人*; 柴田 基樹*; 山田 悟史*; 瀬戸 秀紀*; 青木 裕之; et al.
Langmuir, 38(41), p.12457 - 12465, 2022/10
被引用回数：3 パーセンタイル：17.20(Chemistry, Multidisciplinary)We measured the neutron reflectivity (NR) of isotactic polypropylene (PP) thin films deposited on Si substrates modified by hexamethyldisilazane (HMDS) at the saturated vapor pressure of deuterated water at 25
C and 60C/85% RH to investigate the effect of HMDS on the interfacial water accumulation in PP-based polymer/inorganic filler nanocomposites and metal/resin bonding materials. We found that the amount of water accumulated at the PP/Si interface decreased with increasing immersion time of the Si substrate in a solution of HMDS in hexane prior to PP film deposition. During the immersion of the Si substrate, the HMDS molecules were deposited on the Si substrate as a monolayer without aggregation. Furthermore, the coverage of the HMDS monolayer on the Si substrate increased with increasing immersion time. At 60C and 85% RH, only a slight amount of interfacial water was detected after HMDS treatment for 1200 min. As a result, the maximum concentration of interfacial water was reduced to 0.1 from 0.3, where the latter corresponds to the PP film deposited on the untreated substrate.
今井 彩帆里*; 荒川 勝利*; 中西 洋平*; 竹中 幹人*; 青木 裕之; 大内 誠*; 寺島 崇矢*
Macromolecules, 55(20), p.9113 - 9125, 2022/10
被引用回数：9 パーセンタイル：52.36(Polymer Science)Microphase separation of copolymers is a key technique to produce polymer bulk materials or thin films with ordered nanostructures for applications in various research fields including nanotechnologies, electronic devices, among many others. Herein, we report water-assisted microphase separation of amphiphilic random copolymers bearing quaternary ammonium cations and hydrophobic alkyl or oleyl groups in the solid state and the thin films. We investigated the effects of sample preparation protocols and the hydrophobic pendants (a butyl group: C4 - octadecyl or oleyl group: C18), composition, and molecular weight of the copolymers on the microphase separation behavior. By annealing under humid conditions, the copolymers bearing alkyl groups longer than an octyl group (C8) formed sub-5 nm lamellar structures comprising cationic layers and hydrophobic layers. Water hardly remained in the resulting lamellar materials under ambient conditions. The domain spacing was controlled between 3.7 and 5.3 nm by tuning the length of the hydrophobic pendants and composition and was independent of the molecular weight and molecular weight distribution. The cationic random copolymers carrying amorphous hydrophobic pendants provided transparent or translucent polymer materials containing small lamellar structures. The random copolymers further formed multilayered lamellar thin films on silicon substrates by spin-coating the copolymer solutions, followed by a humid annealing process. The layered lamellae were directly observed as terrace structures with about 4-5 nm steps by atomic force microscopy.
木名瀬 栄; 鷲山 幸信*; 志賀 英明*; 滝 淳一*; 中西 勇介*; 越田 吉郎*; 三輪 高喜*; 絹谷 清剛*; 天野 良平*
KEK Proceedings 2012-7, p.35 - 40, 2012/10
嗅覚障害の機能診断法の一つとして、
Tlをトレーサとする嗅神経イメージング技術(嗅覚シンチグラフィ)が開発されている。Tlを用いた嗅覚シンチグラフィによる診断は、鼻腔に投与したTlが嗅球へ移行する性質を用いているため、Tl投与部位である前鼻道から嗅球の位置する脳の内部被ばく線量を適切に評価する必要がある。本研究では、Tl経鼻投与による内部被ばく評価の一環として、モンテカルロ計算により、光子・電子に対する前鼻道や脳の比吸収割合を評価した。計算には、電磁カスケードコードであるEGS4-UCSAFを用い、ICRP/ICRU成人男女ボクセルモデルを評価対象とした。その結果、ICRP/ICRU成人男女ボクセルモデルの前鼻道や脳について、10keVから10MeVの単色光子・電子の比吸収割合を定量的に明らかにし、比吸収割合が光子・電子エネルギー,標的部位の質量に依存することを確認した。
石川 覚*; 荒尾 知人*; 馬場 浩司*; 森 伸介*; 西澤 直子*; 中西 啓仁*; 吉原 亮平; 長谷 純宏
JAEA-Review 2008-055, JAEA Takasaki Annual Report 2007, P. 80, 2008/11
本研究では、栽培面積が最も広く良食味米であるコシヒカリに重イオンビームを照射し、得られた照射個体の中から、カドミウム吸収の低い株を選抜するとともに、現地カドミウム汚染土壌による実証試験を行い、低カドミウムイネ系統を育成することを目的としている。今回、コシヒカリ変異体誘発のための最適なイオンビーム照射線量を検討した。乾燥玄米種子胚に、炭素イオンビームを照射した後、催芽処理を行い、イネ用培土に各100粒ずつ播種し、温室内で栽培した。発芽率と地上部生育量に対する影響から、コシヒカリ変異体誘発の適正線量は40Gy以下と考えられた。今後、適正線量にて約1万粒の種子に照射を行い、圃場による栽培を通じてM2種子を採種後、低カドミウム吸収変異体を選抜する予定である。
Cu原 圭吾*; 足立 猛*; 秋宗 秀俊*; 大東 出*; 藤村 寿子*; 藤田 佳孝*; 藤原 守; 伏見 賢一*; 原 かおる*; Harakeh, M. N.*; et al.
Physical Review C, 68(6), p.064612_1 - 064612_9, 2003/12
被引用回数：11 パーセンタイル：57.33(Physics, Nuclear)Cuのガモウ・テラー準位がNi(
He,t+p)とNi(He,t+
)同時計測実験で研究された。アイソスピンT=1とT=2の1
準位(E
6
12MeV)がNi(He,t)反応で強く励起された。磁気スペクトロメーターを用いて測定されたトリトンと半導体検出器で測定した陽子崩壊との同時計測が行われた。この実験で、世界初のN(He,t+)実験が行われ、陽子崩壊と線崩壊強度を用いてガモウ・テラー共鳴の微視構造が議論された。
甲斐 樹*; 中西 優貴*; 谷口 直樹; 土橋 竜太*; 廣畑 洋平*; 春名 匠*
no journal, ,
原子力発電所から排出される高レベル放射性廃棄物の処分方法として、炭素鋼製の処分容器に入れて地下に埋設する地層処分方法が検討されている。この方法で処分容器を長時間保存すると、CO
およびHCO
等が含まれ、酸素が欠乏した地下水に容器表面が接触し、腐食に伴ってFeCO皮膜が形成される。この状態で炭素鋼がさらに腐食するには、水が皮膜中を拡散浸透して処分容器と接触することが必要であり、このときの処分容器の腐食速度は皮膜中における水の拡散速度によって決定されることが提案されている。本研究グループでは、FeO
皮膜中におけるDOの拡散浸透挙動を調査し、その拡散定数を推定した。そこで本研究では、NaHCO水溶液中におけるFeCO皮膜の形成条件およびその皮膜へのDOの拡散浸透挙動を調査した。
齋藤 日向子; 中西 龍二; 桐田 史生; 小林 陵平*; 友清 悟*; 平松 登史樹*
no journal, ,
一般に、液状化現象は「20m以浅」に堆積する比較的若齢の「沖積層」で生じやすく、評価対象とされているが、近年の原子力施設の耐震評価では、施設及び地盤等の設計に用いる基準地震動の増大に伴い一般には液状化判定の対象外である「20m以深」の「洪積層」(ここでいう洪積層とは、第四紀更新世における土層のことを示す)に対しても液状化評価が求められる。評価に用いる液状化強度は、地盤調査により乱れの少ない試料を採取して力学試験を行う方法があるが、対象土質の特性等により、基準化されたサンプリング手法でも採取時に試料の乱れが生じ、試験結果に影響を与える可能性があることが分かっており、より乱れが少ない試料が採取できる高品質なサンプリング手法が提案されている。本研究では、N値が高い洪積層において、Gel-Pushサンプラーにより液状化強度を算出した。さらに、地盤内を伝播するせん断波速度について、原位置のPS検層と供試体のS波速度を比較することで採取試料の品質を確認したほか、載荷履歴と有効応力経路をもとに地震時挙動の詳細評価を実施した。
山口 龍彦*; 辻 智大*; 七山 太*; 中西 利典; 池田 倫治*; 近藤 康生*; 三輪 美智子*; 濱田 洋平*
no journal, ,
四国は、フィリピン海プレートの沈み込みに伴う南海トラフの北西150kmに位置している。この構造運動によって、島の変形, 巨大地震, 津波などが発生してきたが、完新世中期のテクトニクスはまだよく理解されていない。沿岸堆積物に記録されている相対的な海水準(RSL)の変化は、地震の隆起と沈降を示唆する。8-4cal kBPの間のRSLの変化を推測するために、四国南西部宿毛のSKMコア(Tsuji et al., 2018、JpGU、MIS11-P19)および四島北部の6本のコア(Yasuhara et al., 2005、Palaeo3; Yasuhara and Seto、2006、Paleontol. Res.)を用いた。これらから古水深とRSLを推定するために、貝形虫群集組成とモダンアナログ法を用いた。SKMコアは、主に砂礫, 火山灰, 泥で構成されおり、放射性炭素年代測定法を使用して、その堆積年代が詳細に調べられている(Nakanishi et al., 2019、Radiocarbon)。これらの結果を総合して、8-4cal kBPにおいて四国周辺のRSLの標高差を検知することに成功した。これらはフィリピン海プレートの収束による島の傾斜を示唆すると考えられる。
木名瀬 栄; 鷲山 幸信*; 志賀 英明*; 滝 淳一*; 中西 勇介*; 越田 吉郎*; 三輪 高喜*; 絹谷 清剛*; 天野 良平*
no journal, ,
Tl-201を用いた嗅覚シンチグラフィによる診断は、鼻腔に投与したTl-201が嗅球へ移行する性質を用いているため、Tl-201投与部位である前鼻道から嗅球の位置する脳の内部被ばく線量を適切に評価する必要がある。本研究では、Tl-201経鼻投与による内部被ばく評価の一環として、モンテカルロ計算により、光子・電子に対する前鼻道や脳の比吸収割合(SAF)(1/kg)を評価するとともにS値(
Gy/MBq・s)を算定した。その結果、SAFは放射線エネルギーなどに依存することを確認した。また、前鼻道に位置する胸郭外領域のS値(自己吸収)は、ICRP/ICRU成人男ボクセルモデルに比べICRP/ICRU成人女ボクセルモデルの方が大きくなることを明らかにした。
宮田 登*; 三戸 瑞稀*; 三田 一樹*; 中西 洋平*; 宮崎 司*; 竹中 幹人*; 栗田 圭輔; 原山 勲; 飯倉 寛
no journal, ,
量子ビーム分析アライアンス(QBAA)は、民間企業13社と研究施設、学術界で構成される産学施設連携組織である。中性子ラジオグラフィに加え、中性子およびX線による小角散乱、反射率など多数のプローブを活用し、企業間の共通課題や各企業の個別課題の解決を図ることで、量子ビーム大型実験施設発のイノベーション創出を目指している。熱中性子ラジオグラフィについては2025年度までの約5年間にわたり継続的に使用した結果、参画企業間で独自かつ特徴的な活用が可能となっただけでなく、プレスリリースや社内表彰など一定の成果も得られている。一方で、新たな実験手法の開発に向けて、混練りデモ機、液体注入装置などの試料環境装置の整備も進め、ゴムの混練り過程の観察や軽水・重水の混合過程などの観測を実施した。これらの成果は、中性子活用技術の高度化および産業応用への展開に向けた基盤構築に貢献するものである。
Cs and 
C in freshwater fish (Masu trout) 7 years after the accident: Comparison of wild fish and farmed fish中西 貴宏; 三浦 富智*; 藤嶋 洋平*; 佐久間 一幸; 舟木 泰智; 鶴田 忠彦
no journal, ,
2011年3月に発生した福島第一原子力発電所(FDNPP)の事故により、大量の放射性核種が環境中に放出された。事故由来の放射性セシウム(Cs)の陸上生態系への影響については多くの研究が行われているが、放射性炭素(C)についてはほとんど情報がない。これらの放射性核種による淡水生態系への長期的な放射線影響を評価するため、FDNPP事故から7年後の高濃度汚染地域における淡水魚ヤマメ(Oncorhynchus masou)のCsとCを調査した。
