2021 Fiscal Year Research-status Report
Formulation of instability analysis on local buckling and global buckling of multi-walled carbon nanotubes
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18K03834
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
西村 正臣 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (40554580)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子動力学 / カーボンナノチューブ / 座屈 / 弾性剛性係数 / ポリエチレン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，カーボンナノチューブ（CNT）への軸方向圧縮時に生じる座屈挙動について，円筒形状が一部から崩れるような局部座屈挙動と円筒形状を保ったまま湾曲するような全体座屈挙動の発生機構の違いについて，原子レベルでの力学的安定性の観点から評価することを目的としている．
前年の令和２年度には，CNT周辺の限定空間にポリエチレンを充填したモデルを対象とすることで，充填された空間が狭まるにつれて中に配置したCNTの局部座屈が早く誘起されて，周辺ポリマーの構造の違いが局部座屈挙動に影響を与えることを明らかとしたが，令和３年度については，モデルの軸寸法を長くとり全体座屈が発生するモデルを対象として解析を進めた，周辺ポリマー構造の限定空間を変更することで，単体では全体座屈を生じるモデルでも周囲ポリマー構造の影響により局部座屈が発生するようなモデル条件を見出すことを目的として，寸法などを変更した分子動力学解析を実施した．
さらに，多層のarmchair型CNT単体を対象として，軸方向長さを長くしたモデルにおいて生じる全体座屈についても前年度に引き続き検討した．全体座屈が発生する前に確認される原子弾性剛性係数の第１最小固有値の不均一性について，モデルを増やして評価を続けたものの，全体座屈との関係性については明確となっていない．今後はポリマーを含んだモデルと合わせて検討をまとめることで，全体座屈挙動の評価方法の構築を目指す．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和３年度も，全体座屈に関する検討を中心に進めていることもあり，モデルの大型化に伴う計算負荷の増大により少々解析に遅れが出てしまった．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和４年度は，これまでの結果を論文としてまとめるとともに，多層CNT単体およびCNTとポリマーを含んだモデルを対象として，CNTの全体座屈挙動に関する検討を進めて総括する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナの影響で，予定していた学会発表などを取りやめたことで，研究期間を延長した．令和４年度は，これまでの研究をまとめ，論文投稿に関する経費への使用を計画している．
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