テラヘルツ偏光計測法により、ゴム材料の定量ひずみイメージングに成功

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慶應義塾大学大学院理工学研究科の森脇淳仁(修士課程1年)、同理工学部物理学科岡野真人専任講師および渡邉紳一准教授の研究グループは、テラヘルツ偏光計測法※1 による黒色ゴム材料の定量的なひずみイメージングに成功しました。黒色ゴムはタイヤや防振ゴムなどに幅広く利用されていますが、光は透過しないため、その内部ひずみ検査は困難です。今回、黒色ゴムを透過するテラヘルツ光を用いることで、ひずみ量をあらわすひずみテンソル各成分の定量的なイメージング計測を実現しました。本研究成果を用いることで、より定量的に黒色ゴム材料内部のひずみ状態が理解できるようになりました。今後、各種ゴム材料の新しい非破壊検査ツールとして期待されます。本研究成果は、2017 年 9 月 22 日(現地時間)に『APL Photonics』で公開されました。

1.本研究のポイント
・可視光や近・中赤外光を透過しない黒色ゴム材料内部をテラヘルツ光で検査。
・光計測情報を、力学的なひずみ情報に変換することに成功。
・タイヤや防振ゴムなど各種ゴム材料の定量的な内部ひずみ検査方法として期待できる。

2.研究背景
黒色ゴム材料は、タイヤや防振ゴムなど、身近の様々な箇所で利用されています。ゴム製品の内部に応力またはひずみが集中すると、予期しない亀裂などが発生する可能性があるため、安全上その内部ひずみ状態を非破壊で可視化する技術の確立が必要です。渡邉准教授らのグループは、これまでにテラヘルツ偏光計測を用いた黒色ゴムの新しいひずみ計測手法の提案を行いました[1]。しかし同研究は原理検証と手法提案にとどまっており、定量的なひずみ量の測定には至っていませんでした。提案した手法の有効性の検証とあわせてひずみの空間分布を視覚的に捉えるためには、光計測情報を力学的なひずみ情報に定量的に変換するアルゴリズムの開発が必要でした。

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