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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Simulation for changes of structures and properties by scission of polymer chains

Planned Research

Project AreaPrecision Degradation of Polymer and Polymeric Material
Project/Area Number 20H05736
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

畝山 多加志  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10524720)

Project Period (FY) 2020-10-02 – 2023-03-31
Keywords高分子 / シミュレーション / 粗視化 / 切断 / 分解
Outline of Annual Research Achievements

鎖切断の効果のレオロジーや力学物性におよぼす影響をシミュレーションで取り扱えるようにするため、モデルの開発および劣化試料の各種測定を行った。レオロジーに対する鎖切断の影響は前年度までに分子量の低いからみあいのない高分子の場合はよく再現できることを確認している。そこで、より分子量の高いからみあった高分子の場合を考えるために分子量の高いポリスチレンを使って実験を行った。分子量の低いポリスチレンの場合と異なり Rouse モデルのような単純な形では記述できないものの、熱酸化による鎖切断の進行とともに線形粘弾性データが系統的に変化することを確かめた。今後、からみあい高分子のモデルと鎖切断を組み合わせることで実験データを説明することを計画している。
また、結晶性高分子固体の鎖切断による力学物性変化を調べるために高レベル粗視化モデルの開発を行った。結晶性高分子固体の物性は非晶領域の鎖切断が進行することによって劣化していく。結晶性高分子の階層構造を分子動力学モデルで直接シミュレーションするのは現実的ではないため、大幅に粗視化を進めたモデルを開発し、その粗視化モデルに鎖切断効果を組み込んだ。鎖切断が進んでも変形が小さい領域ではあまり差はみられないが、試料が大変形した際の降伏挙動に大きな差が生じることがわかった。これは実験的に報告されている挙動とも整合している。まだ定性的な議論しかできないモデルではなるが、鎖の切断割合等のパラメータをさまざまに変化させてその際の力学物性を予測することが可能となった。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2023 2022

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Fluctuating diffusivity emerges even in binary gas mixtures2023

    • Author(s)
      Nakai Fumiaki、Masubuchi Yuichi、Doi Yuya、Ishida Takato、Uneyama Takashi
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 107 Pages: 014605-1~9

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.107.014605

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Linear Response Theory of Scale-Dependent Viscoelasticity for Overdamped Brownian Particle Systems2022

    • Author(s)
      Uneyama Takashi
    • Journal Title

      Nihon Reoroji Gakkaishi

      Volume: 50 Pages: 275~286

    • DOI

      10.1678/rheology.50.275

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Stress Tensor of Single Rigid Dumbbell by Virtual Work Method2022

    • Author(s)
      Uneyama Takashi、Oishi Tatsuma、Ishida Takato、Doi Yuya、Masubuchi Yuichi
    • Journal Title

      Nihon Reoroji Gakkaishi

      Volume: 50 Pages: 313~322

    • DOI

      10.1678/rheology.50.313

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 過渡ポテンシャルを用いたソフトマテリアルの粗視化モデリング2022

    • Author(s)
      畝山 多加志
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 71 Pages: 666~671

    • DOI

      10.2472/jsms.71.666

  • [Journal Article] 高分子の統計力学的取り扱い2022

    • Author(s)
      畝山 多加志
    • Journal Title

      高分子

      Volume: 71 Pages: 614~616

  • [Presentation] Mesoscopic Coarse-Grained Modeling for the Effect of Polymer Degradation on Rheological Properties2022

    • Author(s)
      Takashi Uneyama
    • Organizer
      2022 MRS Spring Meeting (Virtual)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 過減衰 Brown 粒子系の長さスケールに依存した線形粘弾性の理論2022

    • Author(s)
      畝山多加志
    • Organizer
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [Presentation] 過渡ポテンシャルを用いた結晶性高分子の粗視化モデルの構築2022

    • Author(s)
      畝山多加志
    • Organizer
      第70回レオロジー討論会
  • [Presentation] 鎖切断による結晶性高分子の力学挙動変化の粗視化モデリング2022

    • Author(s)
      畝山多加志
    • Organizer
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [Presentation] ゆらぐ過渡ポテンシャルを用いた高分子のメソスケール運動の粗視化2022

    • Author(s)
      畝山多加志
    • Organizer
      レア・イベントの計算科学第5回ワークショップ:レア・イベント解析とデータサイエンス

URL: 

Published: 2023-12-25  

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