ゴム材料の顕微鏡画像が明瞭化！開発に与える影響は？

ものづくりプレス

2024-12-31

2024年11月20日、筑波大学、横浜ゴム株式会社、そして国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）は、ゴム材料の内部構造をより鮮明に観察できる新しい画像処理技術を開発しました。
この技術により、従来の電子顕微鏡で観察する際に問題となっていたノイズや不明瞭な輪郭が解消され、ゴム内部の細かな構造をナノスケールで明確に捉えることが可能になりました。
本記事では、このゴム材料の顕微鏡画像の明瞭化が与える影響について詳しく解説していきます。

ゴム材料の重要性と課題

ゴムは、柔らかく伸びやすい性質からタイヤや医療用の材料など、さまざまな分野で広く使用されています。
その特性は、ゴム分子同士が複雑に結びついて網目状の分子ネットワークを形成することで生まれます。
こに構造がゴムの物理的特性に大きな影響を与えることがわかっています。
しかし、ゴムの内部構造を電子顕微鏡で観察する際には、画像にノイズが多く、細かい輪郭が不明瞭になってしまい、内部の詳細な解析が困難でした。

ゴム材料の重要性と課題

今回の研究で開発されたのは、ゴム分子がネットワーク状に凝集している領域のみを強調して見せる画像処理技術です。
この新しい手法では、ゴムの内部構造をナノスケールで精密に観察できるようになり、これまで難しかったゴムの物理的特性と内部構造との関係を、より正確に解析することが可能になりました。

従来の方法では、電子顕微鏡画像からゴム内部のネットワークを分析するには、手動で解析対象を設定する必要がありましたが、新しい技術ではその作業を自動化することができ、データ処理の際の誤差や手間を大幅に減らすことができるのです。
これにより、より多くのサンプルを一度に解析することができるようになり、時間やコストの削減にもつながります。

今後の展開

近年、データサイエンスや数理的な手法を活用して計測データを解析する「計測インフォマティクス」という分野が注目されています。
この分野の発展により、さまざまな物質の内部構造や物性を、より効率的かつ高精度に解析できるようになることが期待されています。
本研究は、その一環として、ゴム材料に関する新しい知見を提供し、計測インフォマティクスを応用する実例となります。

新しい画像処理技術は、ゴム材料の性能を向上させるための重要なツールとなります。
これにより、ゴム製品の品質向上やコスト削減が進み、さらには省資源や省エネルギーといった社会課題の解決にもつながる可能性があります。

今後は、この技術を活用して、より高性能で環境に優しいゴム材料の開発が進むことが期待されています。

この研究は、科学技術振興機構（JST）の戦略的創造研究推進事業CRESTの一環として、課題名「反応リマスターによるエコ材料開発のフロンティア共創（JPMJCR2235）」に基づいて実施されました。
また、筑波大学と横浜ゴムの共同研究契約に基づいて行われました。

この新しい画像処理技術は、ゴム材料の研究と開発において大きな前進をもたらすものであり、今後さまざまな製品の品質向上や環境負荷の低減に貢献することが期待されます。
ゴムの内部構造をより正確に理解できるようになることで、より高性能で環境に優しい製品が登場する日も近いでしょう。
このような技術が、私たちの生活に密接に関連する製品の品質向上や、安全性向上に大きな役割を果たすことでしょう。