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力学的非対称性によるねじれ構造のスケール移行

Research Project

Project/Area Number 12F02359
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

北村 隆行  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20169882)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) WANG Jianshan  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
WANG Jianshan  京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2014: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2012: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000)
Keywordsねじれ構造 / 力学的非対称性 / マルチスケール / スケール移行 / 力学的対称性
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、初期力学状態の異方性に起因して微小な要素に特定のねじれ構造が発生することに着目して、そのねじれ構造の大きなスケールへの移行によって、マクロスケールにおける材料の複雑な物性を産み出す機構を解析することである。本研究のもっとも重要な学術的意義は、複雑な非対称構造が形成される過程をナノレベルの力学的要因からマルチスケールに解明する点にある。特に、本成果によって得られるスケール間のねじれ移行に関する知見は、マクロ構造体の非対称微視構造を設計するための基盤として用いることができる。生体内のねじれ構造を有した構造体の形成メカニズムにおいて、力学的要因は大きな役割を果たしていることから、生体材料を含む多方面の複雑構造を有する材料研究への発展が期待できる有用な知見をもたらすと考えられる。

最終年度である平成26年度は、前年度までに構築した基礎的知見と理論解析をさらに発展させ、植物や生体内で見られるより複雑かつ現実的な階層的ねじれ構造に関する解析を実施した。微視的なねじれ構造の特性(Chirality)のスケール移行により、より高次のねじれ構造が特殊な形状となることを明らかにした。また、その変形特性は、微視的Chiralityの値によって3つの領域に分けることができ、各領域にて変形特性が異なることを示した。これらはいずれも微視的なねじれ構造が支配しており、すなわち、このねじれ構造を制御することでより高次の構造(マクロスケール)の力学特性を設計することができることを示唆している。以上の成果はApplied Physics Lettersなどの国際誌に掲載済である。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2014 2013 2012

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (2 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Unusual Winding of Helices under Tension2014

    • Author(s)
      Jian-Shan Wang, Yu-Hong Cui, Takahiro Shimada, Hua-Ping Wu, and Takayuki Kitamura
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 105 Issue: 4

    • DOI

      10.1063/1.4892014

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Self-shaping of bioinspired chiral composites2014

    • Author(s)
      Qing-Qing Rong, Yu-Hong Cui, Takahiro Shimada, Jian-Shan Wang, and Takayuki Kitamura
    • Journal Title

      Acta Mechanica Sinica

      Volume: 30 Issue: 4 Pages: 533-539

    • DOI

      10.1007/s10409-014-0012-2

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of chirality and surface stresses on the bending and buckling of chiral nanowires2014

    • Author(s)
      Jian-Shan Wang, Takahiro Shimada, Gang-Feng Wang, and Takayuki Kitamura
    • Journal Title

      Journal of Physics D: Applied Physics

      Volume: 47 Issue: 1 Pages: 015302-015302

    • DOI

      10.1088/0022-3727/47/1/015302

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Hierarchical Chirality Transfer in the Growth of Towel Gourd Tendrils2013

    • Author(s)
      Jianshan Wangほか
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 3 Pages: 3102-3102

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Chirality and Surface Stresses on the Bending and Buckling of Chiral Nanowires2013

    • Author(s)
      Jianshan Wangほか
    • Journal Title

      Journal of Physics D : Applied Physics

      Volume: 47 Pages: 15302-15302

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface effects on the superelasticity of nanohelice2012

    • Author(s)
      Jianshan Wang
    • Journal Title

      Journal of Physics-Condensed Matter

      Volume: 24 Issue: 26 Pages: 265303-265303

    • DOI

      10.1088/0953-8984/24/26/265303

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anisotropic surface effects on the formation of chiral morphologies of nanomaterials2012

    • Author(s)
      Jianshan Wang
    • Journal Title

      Proceedings of the Royal Society A

      Volume: 468 Issue: 2139 Pages: 609-633

    • DOI

      10.1098/rspa.2011.0451

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Mechanics and physics of chirality transfer in nanomaterials and biomaterials2013

    • Author(s)
      Jianshan Wang
    • Organizer
      onference : the 13th International Conference on Fracture
    • Place of Presentation
      Beijing (中国)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Mechanics of hierarchical chirality transfer in biomaterials2013

    • Author(s)
      Jianshan Wang
    • Organizer
      5_<th> Asia Pacific Congress on Computational Mec hanics & 4_<th> International Symposium on Comp utational Mechanics
    • Place of Presentation
      Singapre
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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