イベント

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第104回先端計測オープンセミナー
「AFMによる高分子材料の粘弾性解析」
講演:中嶋 健(東京工業大学 物質理工学院 教授)

2017年7月19日(水)15:00~16:00

会場/Venue:

千現地区 研究本館8階 中セミナー室
Sengen Main Bldg. 8F Middle Seminar Room

講演者/Speaker:

中嶋 健(東京工業大学 物質理工学院 教授)
Ken Nakajima, Professor (School of Materials and Chemical Technology, Tokyo Institute of Technology)

表題/Title:

AFMによる高分子材料の粘弾性解析
Viscoelastic analysis of polymeric materials by AFM

講演要旨/Abstract:

原子間力顕微鏡(AFM)によるナノメカニクスは材料表面の弾性率像や凝着エネルギー像などを提供できる手法である。このような評価はAFM探針と試料表面が接触した際の力と変形量の関係をHertz理論やDMT理論、JKR理論といった接触力学モデルで解析することで実現できる。しかしながらこれらの理論は弾性体を仮定しており、ガラス転移温度が室温に近い粘弾性材料には近似的にしか適用できない。本講演ではAFMをプローブとして行う弾性計測を粘弾性材料に拡張するための試みについて紹介する。フォースモジュレーションと接触力学を組み合わせた損失正接マッピングや標準粘弾性モデルと接触力学を組み合わせたJohnson標準粘弾性モデルの適用可能性について議論する予定である。


We have engaged on atomic force microscopy (AFM) nanomechanics for years, which offers quantitative mechanical property mapping at nanoscale especially for soft polymeric materials. The technique measures force-deformation curves on the surfaces of soft polymeric materials. Hertzian, Derjaguin-Muller-Toporov (DMT), Johnson-Kendall-Roberts (JKR) elastic contact mechanics are used to successfully reproduce the experimental curves. We also utilize the force-mapping technique for obtaining a two-dimensional map of mechanical properties, such as the elastic modulus and adhesive energy. However, existing contact mechanics is basically for purely elastic materials and the application of such theories is limited for viscoelastic materials. In this talk, we show several example studies on highly-viscoelastic rubbery specimens such as styrenebutadiene rubber (SBR) and further introduce the attempt to extend the technique to viscoelastic contact.
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