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印象派物理学による天然複合材料の研究:マテリアル開発における指導原理の構築

Publicly Offered Research

Project AreaFusion Materials: Creative Development of Materials and Exploration of Their Function through Molecular Control
Project/Area Number 23107513
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionOchanomizu University

Principal Investigator

奥村 剛  お茶の水女子大学, 大学院人間文化創成科学研究科, 教授 (80271500)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords融合マテリアル / 印象派物理学 / 天然複合材料 / 破壊・強靭性 / 濡れ
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、「真珠層」や「クモの巣」等について、その天然構造と優れた物理的特性の関係を明らかにすることを目指している。これにより、シンプルで本質をついた理解からマテリアル開発の指導原理を構築し、マテリアル開発に貢献することを目的とする。本研究では、非線形性と多重階層性に着眼点を広げ、従来のモデルを深化させるなどして、理論、シミュレーション、実験の研究を同時進行する。さらに積極的な領域内研究によって、領域内の他の研究者と本代表者の特徴を共に生かすことができるようなオリジナルな新テーマの発掘も目指す。この目的に沿って、本年度は以下のような研究を行った
(1)非線形シートポリマーの破壊応力の実験: 破壊の基本理論であるグリフィス理論を非線形に拡張した拡張グリフィス理論が実験と理論の一致から示され、その成果が論文に発表された。破壊強度の速度依存性に関する研究も進め、物理学会等で発表した。
(2)破壊に関するシミュレーション:真珠層についてFEM解析を行い、代表者らが得てきたスケーリング法則が予想よりも広い範囲で成立することを示し、論文に発表した。真珠層について、非線形シミュレーションと解析を行ってきているが、その結果の仕上げを行ってきた。また、真珠層とクモの巣のシミュレーションに分子レベルからの多重階層性を反映させるための準備として、弾塑性(多重階層性)モデルにおける応力集中のシミュレーションと解析を行ってきているが、その結果の仕上げを行ってきた。
(4)その他: 甲殻類の外骨格についてのスケーリング理論の構築に着手した。また、領域内のメンバーが提供する特殊サンプルを用いた濡れの実験を開始して、物理学会等で発表した。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2013 2012 2011 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (24 results) (of which Invited: 6 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Realistic numerical analysis of a bioinspired layered composite with a crack: robust scaling laws and crack arrest2013

    • Author(s)
      Yukari HAMAMOTO and Ko OKUMURA
    • Journal Title

      Adv. Eng. Mater.

      Volume: in press Issue: 6 Pages: 522-528

    • DOI

      10.1002/adem.201300061

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  • [Journal Article] Scaling relation in fracture of the materials with elastoplastic response inaccessible by scaling laws2012

    • Author(s)
      Naomi SONE, Marie MORI, and Ko OKUMURA
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 81 Issue: 7 Pages: 074604-074604

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.074604

    • NAID

      40019341520

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      2012 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Scaling relation in fracture of the materials with elastoplastic response inaccessible by scaling laws2012

    • Author(s)
      Naomi SONE, Marie MORI, Ko OKUMURA
    • Journal Title

      J.Phys.Soc.Jpn.

      Volume: (掲載確定済み)

    • NAID

      40019341520

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    • Author(s)
      奥村剛
    • Journal Title

      物性研究

      Volume: 97 Pages: 1058-1081

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      奥村剛
    • Journal Title

      応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌

      Volume: 22 Pages: 153-156

    • NAID

      10029467570

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    • Place of Presentation
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • Year and Date
      2013-03-22
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      第9回関東ソフトマター研究会
    • Place of Presentation
      東京大学生産技術研究所
    • Year and Date
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      日本物理学会2012年秋季大会
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      横浜国立大学
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      2012-09-18
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  • [Presentation] 微細加工表面への浸透現象2012

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      谷茉莉,奥村剛,川野竜司,竹内昌治
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      横浜国立大学
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      2012-09-18
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  • [Presentation] Simple views on the mechanical adaptability of spider webs and the rupture dynamics of polymer thin films2012

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      2012 Conference on Deformation, Yield and Fracture in Polymers
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      Rolduc Abbey in Kerkrade, NL
    • Year and Date
      2012-04-01
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      Ko Okumura
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      The 5th Series of WPI-AIMR Joint Seminar
    • Place of Presentation
      WPI-AIMR Tohoku Univ
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    • Place of Presentation
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      濱本由香里, 奥村剛
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      日本物理学会2012年次大会
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      関西学院大学(西宮上ケ原)
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      奥村剛
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      Okayama University
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      Y.Hamamoto K.Okumura
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      The 5th Mini-Symposium on Liquids (MSL2011), Physics and Chemistry of Soft Interfaces
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      Okayama University
    • Year and Date
      2011-06-25
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      N.Takahashi K.Okumura
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      The 5th Mini-Symposium on Liquids (MSL2011), Physics and Chemistry of Soft Interfaces
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      Okayama University
    • Year and Date
      2011-06-25
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  • [Presentation] Wetting on textured surfaces and dynamics of liquid drops and bubbles2011

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      Ko Okumura
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      The 3rd Asian Symposium on Advanced Materials-Chemistry & Physics of Functional Materials-
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan(招待講演)
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  • [Presentation] Toughening materials by combination of soft and hard elements : examples from nacre to spider webs2011

    • Author(s)
      Ko Okumura
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      European Congress on Advanced Materials and Processes (EUROMAT) 2011 Congress
    • Place of Presentation
      Montpellier, France(招待講演)
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  • [Presentation] 印象派物理学で描きだす身近に潜むシンプルな物理:しずく、あわ、真珠、クモの巣を題材として2011

    • Author(s)
      奥村剛
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      第56回物性若手夏の学校
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      ホテルエバーグリーン富士(山梨県富士吉田)(招待講演)
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  • [Remarks] 奥村研究室

    • URL

      http://www.phys.ocha.ac.jp/okumuralab/h16/

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  • [Remarks]

    • URL

      http://www.phys.ocha.ac.jp/okumuralab/h16/

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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