Molecular Dynamics of Associative Polymers and Its Experimental Validation: Effect of Dissociation Equilibrium on Entanglement Relaxation Modes
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21H01986
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松宮 由実 京都大学, 化学研究所, 准教授 (00378853)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 宏 京都大学, 化学研究所, 教授 (90167164)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
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| Keywords | 会合性高分子 / レオロジー / ダイナミクス / 粘弾性 / 誘電緩和 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は, 会合性高分子のダイナミクスを記述する一般理論の構築と, その実験的検証を目的とする. 会合性高分子では, 高分子鎖自身の熱運動と会合/解離過程の競合が, 粘弾性緩和をはじめとする全ての動的過程を支配する. 解離平衡状態にある会合性高分子系において, ある特定の条件下において, 会合/解離鎖の緩和モードに強いカップリングが生じ, 特異な粘弾性緩和挙動が観察される. この詳細を明らかにするために, 誘電活性な会合性モデル高分子の絡み合い系のダイナミクスの理論解析を行う. さらに, モデル高分子を合成し, その粘弾性・誘電緩和データを用いて理論解析結果を検証する.
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| Outline of Annual Research Achievements |
枝鎖端に長寿命の会合基を持つ、絡み合いのない4本枝の星型鎖について、ビーズ-スプリング解析を行い、一段階ひずみ下での非線形応力緩和挙動を調べた。解析では、一部のステッカーがひずみによって破壊され、星型鎖の非常に速い固有運動が活性化される。この速い過程では、破壊されたステッカーと破壊されていないステッカーが、それぞれ可動ビーズと不動ビーズとして扱われる。この固有運動は、不動ビーズからの拘束によって許容される範囲内で、鎖のコンフォメーションを平均化／平衡化させ、破壊されたステッカーは固有運動の後に再形成される。このように、星型鎖はひずみによってアフィン的に変形するが、この変形したコンフォメーションは、ひずみによって誘発されたステッカーの破壊と、それに続くコンフォメーションの平均化とステッカーの再形成によって、さらに調整される。このように調整された初期コンフォメーションに対して、ビーズスプリング解析による緩やかな緩和過程（無傷のステッカーと再形成されたステッカーに支配される）と自由エネルギー解析を組み合わせたところ、星型鎖は中程度のひずみ下では緩和弾性率の時間ひずみ分離可能な減衰を示すが、大きなひずみ下では均一な変形が不安定になる（おそらく系が降伏する）ことが示唆された。これらの解析結果は、末端会合性テトラポリエチレングリコール星型鎖の過渡ゲルについて行った予備実験と良好に比較された。さらに、解析結果を会合性直鎖の過渡ゲルに拡張し、トポロジー的に異なるバックボーンを持つ星型鎖と直鎖の過渡ゲルの違いや類似性について議論した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(23 results)
