2021 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on hierarchical simulation methods using slow variables to predict the flows of soft matter
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19H01862
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
谷口 貴志 京都大学, 工学研究科, 准教授 (60293669)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | マルチスケールシミュレーション / ソフトマター物理 / 階層間連携 / 高分子流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は最終年度であり，研究の2つの大きな柱である(i)一様高分子系と(ii) ヘテロな高分子系のマルチスケールシミュレーション(MSS)法の研究をまとめる方向で進めた。工業的に利用される高分子は分子量分布を有し，非等温の流動状態で成形されることが多い，そのため，温度分布については，昨年度，MSS法で考慮できるように拡張を行った。その成果を踏まえ本年度は高分子の分子量分布を考慮できるようにMSS法の拡張を行った。具体的には，単分散の高分子メルト系とその同じ系に微量の超高分子量の成分を添加した2峰性分子量分布を持つ系の２系に対して，急縮小急拡大流路内での流動計算を行った。これら２つの系は，線形粘弾性に殆ど差はないものの，2峰性分子量分布を持つ系の方が，単分散系よりも流量が低下する。その原因は微量の超高分子量成分が急縮小部で非線形の総力増大を示すことに起因することが分かった。加えて，ミクロモデルで計算した応力を用いて，印加したひずみ速度と応力値，そして，その時間変化の関係を機械学習することで，MSS法の計算時間を短縮できることが分かった。将来，この方法を発展させることで，計算の効率化が行えることが期待できる。(ii)の系として，ひも状ミセルの会合の素過程ダイナミクスを調べた。具体的には２つのひも状ミセルが衝突する状況を作り，それらが衝突後にどのような状態に遷移するかを調べ，両親媒性分子のヘッド間の相互作用と会合状態の関係を明らかにした。今後，この結果を拡張スリップリンクモデルに組み込み，会合性高分子の非線形領域のレオロジー予測の問題を解くことができると期待できる。
研究全体を通して，MSS法に用いるミクロモデルの構築，またMSS法自体の拡張を行った。将来的には様々な高分子溶融体の工業的流動の問題に，このMSS法を適用し流動や高分子の状態を予測できるようになることが期待できる。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
Related Outreach: YouTube Movie: Katsura Research Garden(桂産直便):
Interview of Dr. Molina
https://www.youtube.com/watch?v=jafUbVvoYqg
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