横浜ゴム、ゴム材料の電子顕微鏡画像を明瞭化する新たな画像処理手法を筑波大学と共同開発

研究の概要

ゴムは柔らかく伸びやすいという特徴的な物性を持つため、タイヤから医用材料に至るまで幅広く使用されている。ゴムの内部には、分子同士の結合による複雑な構造が形成されており、これがゴム材料の物性に大きな影響を与えることが知られている。しかし、従来の電子顕微鏡画像は輪郭が不明瞭なため、ゴムの内部構造を精度良く分析することが困難だった。

本研究では、ゴムの内部構造を撮影した電子顕微鏡画像に対して、ゴム分子がネットワーク状に凝集する領域のみを強調する画像処理手法が開発された。ゴム材料に関する知見と数理的手法を組み合わせた新たな画像処理技術により、ノイズが多く輪郭が不明瞭な電子顕微鏡画像からでも、ゴム内部のネットワーク構造をナノスケールで明瞭に捉えることができる。従来、電子顕微鏡画像からゴムの内部構造を解析するには、解析対象のネットワーク領域を手動で設定する必要があったが、本手法では自動で算出できるため、恣意性を排除しつつ、多数のサンプルを同時に解析することが可能となった。本手法を用いて各サンプルにデータ処理を施し、ゴムの物性に関わる因子となるネットワークの長さを算出したところ、実験値と高い相関を示し、本手法の妥当性が確認された。

研究代表者

今後の展開

近年、計測データ解析にデータサイエンスや数理的手法を応用する「計測インフォマティクス※)」の分野が発展しており、その社会実装や、産業界への応用可能性が検討されている。本研究では、ゴム材料に関する知見と計測インフォマティクスが活用され、その内部構造と物性に対する新たな情報を抽出することに成功した。本手法の活用により、安全性や経済性に優れ、さらに省資源や省エネルギーなど社会課題の解決に資する高性能なゴム材料の開発などにつながることが期待されている。