Study of molecular dynamics mechanisms of phase change materials for the prediction and design of their thermophysical properties

• Project/Area Number: 24K00815
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (40211833)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000); Fiscal Year 2027: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2026: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2025: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2024: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
• Keywords: 熱物性 / 分子動力学 / 相変化材料 / 液体 / ソフトマター

Outline of Research at the Start

相変化材料には、潜熱蓄熱への大きな需要と性能向上の期待があるだけではなく、熱界面材料など新しい使用法も考えられている。用途により適切な熱物性値の実現が求められている。様々な固液相変化材料について、熱物性を決定している根源的なメカニズムを分子間・分子内のエネルギーやその伝搬に求め、分子動力学解析により、熱物性の分子スケール支配因子を特定する分子の原子団構成と熱物性値との間に機序を見出す。フィラーの適用（例えばナノ粒子の懸濁）などを念頭に、相変化材料－固体壁間の界面特性も解析対象とする。これにより、未知の材料の熱物性予測や所望の熱物性をもつ相変化材料の分子設計（「熱物性の設計」）を可能にする。