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

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project Area: Precision Degradation of Polymer and Polymeric Material
• Project/Area Number: 20H05736
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (II)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Uneyama Takashi 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 Final Research Achievements

We integrated the micro- or mesoscopic chain scission models for polymers into mesoscopic coarse-grained models, to investigate the effects of chain scission on macroscopic physical properties. We unified two well-known chain scission models: the random scission and chain-end scission models. Then by combining the chain scission model with the mesoscopic molecular model of rheology, we investigated how the chain scission affects the macroscopic rheological properties. We developped a new highly coarse-grained model for crystalline polymers and integrated the chain scission effect into the model. We performed simulations and investigated how the chain scission affects the macroscopic stress-strain relations of crystalline polymer solids.

Free Research Field

ソフトマター、高分子、レオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

高分子物理ではほとんどの場合、高分子の分子量は一定であるとして理論やモデルが構築されている。本研究により、鎖切断で分子量が変わる場合に高分子材料の物性がどのように変化するかを調べることができるようになった。また、本研究の結果は高分子材料を長期間利用した際にどのように力学物性が変化していくかを予測しそれを材料設計に反映させたり、高分子材料をリサイクルする場合にどれだけ流動物性や再生品の力学物性の変化があるか等を予測することに役立てられるものと期待できる。