2018 Fiscal Year Annual Research Report
Deformation and fracture processes of crystalline polymers based on molecular theory
| Project/Area Number |
17K14534
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
樋口 祐次 東京大学, 物性研究所, 助教 (30613260)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 結晶性高分子 / 変形 / 破壊 / 粗視化分子動力学法 / 大規模計算 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
衝撃や変形に対する耐久性の高い結晶性高分子材料の分子設計を実現し、省資源・安全性へ貢献するために、結晶性高分子材料の変形・破壊プロセスを分子論的立場から解明することを目的とした。本研究では、代表的な結晶性高分子であるポリエチレンのラメラ構造の機械的特性を分子スケールで解明するために、粗視化分子動力学シミュレーションを用いて研究を実施した。
本年度は大規模計算を行い、空孔の成長プロセス解明に取り組んだ。1500万モノマーから構成されるラメラ構造においては、引っ張りに対して空孔の形状と空孔サイズの成長プロセスを明らかにした。大規模シミュレーションで得られた空孔のサイズは実験で観察可能なサイズに近づいており、実験結果と比較可能な計算規模に近づいた。さらに、実験では解明困難な分子スケールの、音速に近い速度における極限での破壊現象に取り組んだ。1億モノマーから構成されるラメラ構造を結晶方向に伸長し、大規模破壊シミュレーションを実施した。応力緩和より早く伸長され、通常の球状に近い形での空孔成長とは異なる描像を明らかにした。分子スケールにおける空孔の成長プロセスを解明することで、材料の破壊防止に役立つと考えられる。
本年度も大規模計算のための自作プログラムの改良に成功した。さらに、当初の計画にはない、結晶性高分子の融解やガラス転移に関しても取り組み、分子スケールにおけるダイナミクスを解明した。結晶性高分子の凝集プロセスにも取り組み、今後の研究の発展・展開も示すことができた。研究期間全体を通して、結晶性高分子の変形・破壊プロセスの分子スケールにおける応力伝播プロセス・空孔の成長プロセスを解明できたと考えている。
|
Research Products
(8 results)
