Electron-beam-induced chromism combined with photo- or thermal reverse reaction for color imaging

榎本 一之; 前川 康成; 高野 幸子*; 岩崎 政和*; 成田 正*

Journal of Photopolymer Science and Technology, 23(2), p.217 - 224, 2010/06

https://doi.org/10.2494/photopolymer.23.217

光メモリーに比べ超高密度化が期待できる電子線を用いた記録素子材料への応用を目的に、スピロピラン及びジアリルアレーンを含むポリマー膜を用いて、電子線/熱、及び、電子線/光と異なる応答を示す可逆的ナノカラーイメージング方法を検討した。電子線による着色イメージを、スピロピランを用いた場合は熱により、ジアリルアレーンを用いたときは光により元の無色形に戻すことができた。そこで、スピロピラン及びジアリルアレーンを含むポリマー膜に電子線描画装置を用いてナノスケールのカラーイメージングを行ったところ、それぞれ200nm, 100nmの解像度でカラーによるパターン形成ができた。このカラーイメージは加熱及び露光処理により初期状態に戻せることが確認できた。これは、熱又は露光による逆反応と組合せた可逆的電子線カラーイメージングの初めての例である。

Oxidation process of xylene in air using Ag/TiO under electron beam irradiation

箱田 照幸; 松本 加奈江; 水野 彰*; 成田 正*; 小嶋 拓治; 広田 耕一

IEEE Transactions on Industry Applications, 44(6), p.1950 - 1956, 2008/11

https://doi.org/10.1109/TIA.2008.2006328

塗料工場からの換気ガス中に含まれるキシレンなどの電子ビーム(EB)照射による分解処理技術の開発のために、EB照射と触媒であるAg担持TiOを併用して、キシレンやその照射副生成物の分解を促進する触媒設置条件を明らかにするととともに、触媒表面上の酸化反応を定量した。その結果、照射空間の下流への触媒導入により、照射副生成物のCOへの選択的な酸化が認められ、特にAg担持量が5wt%以上の場合に最大のCO生成量が得られることがわかった。さらに、非照射空間における副生成物の酸化反応では照射由来のOから解離した活性酸素が照射副生成物の酸化分解に関与している可能性があることを明らかにした。

-rays radiation-induced homopolymerization of trifluorovinyl heptafluoropropyl ether

成田 正*; 榎本 一之*; 前川 康成; 吉田 勝; 市川 充*; 浜名 浩*

Journal of Fluorine Chemistry, 128(1), p.52 - 54, 2007/01

https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2006.08.009

フッ素系樹脂は、化学的安定性,耐熱性,光学特性に優れていることから、燃料電池用の電解質膜などへの応用が期待されている。しかし、官能基を持ったフッ素系ビニルモノマーは、四フッ化エチレンなどとの共重合体が得られるのみで、その単独重合体は報告されていない。そこで、重合開始剤となるラジカルを継続的に発生できる放射線重合に着目し、パーフルオロビニルエーテルであるheptafluoropropyl ether(FVPE)のラジカル重合を試みた。FVPE液体に、減圧下、線を2000kGy照射したところ、粘性の高い(固有粘度:0.47)液体に変化した。NMR, IR測定より、フッ化ビニル基のラジカル重合により、FVPEの単独重合体が生成していることが確認できた。

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。

On the radiation-induced polyaddition of bisperfluoroisopropenyl terephthalate with 1,4-dioxane

榎本 一之*; 成田 正*; 前川 康成; 吉田 勝; 浜名 浩*

Journal of Fluorine Chemistry, 125(7), p.1153 - 1158, 2004/07

https://doi.org/10.1016/j.jfluchem.2004.03.003

線照射下、Bis(-trifluoromethyl-,-difluorovinyl)terephthalate(BFP)と1,4-Dioxane(DOX)とのラジカル重付加は、過酸化物開始で得られたポリマーよりも高分子量のポリマーを与えた。本論文では、BFPとDOXとの放射線重付加に関するモノマー組成比と照射線量の分子量に与える影響について詳細な検討を行った。BFPの反応率は、照射線量の増加に伴い増加し、BFPが定量的に消費されるのに必要とした照射線量は、BFPに対してDOX量が8倍モルで2000kGy、16倍モルで1500kGy、32倍モルで750kGyであった。本重付加は、照射線量の増加に伴い(すなわち、BFPの転化率が高いほど)ポリマーの分子量が増加していることから、逐次重合で進行していることが示唆された。モノマーの組成比と照射線量により、ポリマーの分子量を調節できることがわかった。一方、重合反応後期、ポリマーの分子量分布に著しい増加が観測された。DOX量が8倍モルで3000kGy照射すると、複分散で重量平均分子量が23600のポリマーを与えた。このことは、線架橋と主鎖切断によるポリマー間の架橋反応が進行したと考えられる。上記検討により、本重付加の反応機構を提案した。

Radiation-induced reactions the lowest excited states in cinnamic acid crystals

前川 康成; 稲葉 伯至; 保々 広樹; 成田 正*; 越川 博; Moon, S.; 加藤 順; 吉田 勝

Chemical Communications, (18), p.2088 - 2089, 2002/09

ナノ電子デバイスに適用可能な有機薄膜表面のナノ微細加工技術や電子ビームに対する高感度レジスト材料の開発のためには、電子線に対して高い反応性を示す有機高分子化合物が必要である。しかし、色素や感光剤など、レジストや機能性薄膜に利用できる芳香族系有機化合物の電子線による反応性はほとんど研究されてない。そこで、光化学反応性が報告されているオレフィン化合物結晶3種類について電子線反応を検討した結果、電子線反応は光反応と全く同様のに進行し、環状生成物や異性化反応物を生成した。このこと結果から、ケイ皮酸誘導体の電子線反応は、電子線照射により生じたラジカルカチオンや高エネルギー励起状態分子が全て最低励起状態を経由する始めての反応例であることを明らかとした。

空気中キシレンの電子ビーム照射下におけるオゾン触媒酸化

松本 加奈江; 島田 明彦; 箱田 照幸; 成田 正*; 小嶋 拓治

no journal, , 

電子ビーム照射空気中では、高反応性の活性種の他に、低反応性のOが生成する。このOを解離・活性化させることにより、VOCの酸化分解を向上することが期待できる。そこで、本研究では、キシレンを処理対象VOCとして選び、電子ビーム照射を行うとともに、このガスをオゾン分解触媒であるMnOに通過させ、酸化分解反応の挙動を調べた。触媒は、HNOが付着しにくい温度である120Cに加熱して実験を行った。この結果、キシレン及びCO濃度が触媒通過前後において同一でありCOのみが増加した。これから、キシレンからの分解生成物がさらに分解されてCOとなると考えられる。また、Oがすべて解離する触媒量を用いた場合では、未分解キシレン及びCOの酸化量も増加し、O分解量と同量のCOが生成することがわかった。さらに、拡散反射型FT-IRによる分析結果から、COとなる中間生成物はカルボキシル基を持つ有機物であると考えられる。以上の結果から、電子ビーム照射後のキシレン含有空気をEB照射とオゾン分解触媒とを併用して処理することにより、少ないエネルギーでCOに酸化分解できることがわかった。

TiO併用電子ビーム照射による空気中キシレンの酸化

松本 加奈江; 箱田 照幸; 小嶋 拓治; 広田 耕一; 成田 正*

no journal, , 

電子ビーム(EB)を利用した空気中の揮発性有機化合物(VOC)の分解技術の実用化を目指して、キシレンの効率的分解と触媒によるキシレンからの照射中間生成物の選択的酸化を目的とした複合分解技術の開発を進めている。この中間生成物は水溶性であることから、本研究ではこの触媒として親水性の表面を有するTiOを用い、触媒設置条件や触媒反応などについて調べた。その結果、TiOをEB照射場近傍に設置することにより、触媒層に電子が直接入射されなくても、TiO表面でキシレンからの中間生成物のみ選択的にCOへ酸化分解していることがわかった。また、触媒表面上での反応を定量するため、TiOと同形状であり、触媒作用を有しないステンレス球を用いた結果とTiOでの結果を比較した。その結果、TiOの表面上では、Oによってキシレンからの中間生成物が酸化分解するとともに、直接電子が入射する領域では電子による酸化も生じていることを明らかにした。

耐熱性芳香族高分子膜への放射線グラフト重合による燃料電池用電解質膜の作製

佐藤 賢; 成田 正*; 高橋 周一; 長谷川 伸; 前川 康成

no journal, , 

耐熱性や機械的特性に優れたスーパーエンジニアプラスチックの中で、特に燃料電池作動下で存在する熱水への耐性が特に見込めるポリスルホン(PSU),ポリエーテルスルホン(PES)、及び、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)膜に着目し、放射線によるグラフト重合とスルホン化による電解質膜の作製を試みた。PSU膜とPES膜の場合、グラフト重合、及び、スルホン化による膜の溶解や変形のため、電解質膜が得られなかった。一方、PEEK膜の場合、スチレン(St)のグラフト重合とStグラフト鎖のスルホン化によって、高いイオン伝導度を示す電解質膜が得られた。特にグラフト率とスルホン化率を制御することで、膜変形なしに導電率0.0010.01S/cmの電解質膜が作製可能となった。

ポリエーテルエーテルケトンへのグラフト重合と燃料電池膜への応用; 結晶化度によるグラフト率の制御

長谷川 伸; 高橋 周一; 佐藤 賢*; 成田 正*; 岩瀬 裕希; 小泉 智; 前川 康成

no journal, , 

放射線グラフト法は、機械特性や耐熱性に優れたフッ素系高分子膜高分子電解質膜(それは電解質膜中で疎水性マトリックスとして働く)に、イオン電導性領域をグラフト鎖として直接導入できるため、家庭向けコージェネレーション電源,燃料電池自動車電源の電解質膜への応用が期待されている。今回、高温での機械特性,耐久性に優れたポリエーテルエーテルケトン(PEEK)へのスチレン誘導体の放射線グラフト重合を検討し、低結晶性PEEK膜のアニーリング処理により結晶化度を制御することで、グラフト率が大幅に向上し、燃料電池として優れた特性を有する電解質膜の作製が可能となった。