2010 Fiscal Year Annual Research Report
超高速化量子分子動力学法に基づくマルチレベルトライボロジーシミュレータの開発
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20226005
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
宮本 明 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (50093076)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高羽 洋充 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (80302769)
遠藤 明 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (90344704)
坪井 秀行 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20375182)
畠山 望 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50312666)
鈴木 愛 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (40463781)
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| Keywords | トライボケミカル / 量子分子動力学法 / 設計工学 / 超高速化 / シミュレータ / 時間発展加速化理論 / 反応表現付連続体力学 / 粒子間相互作用ポテンシャル精密決定手法 |
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| Research Abstract |
高信頼性・低環境負荷の自動車・機械装置の開発には、高機能かつ無リン・無硫黄の潤滑添加剤・磨耗防止剤が必要とされており、その効果的な研究開発のために、ナノ摩擦界面における被膜形成過程などトライボケミカル反応の解明手法の確立が切望されている。本研究では、超高速化量子分子動力学法の開発によって、量子論に基づいたミクロとメソ、マクロなど各レベルのトライボロジーシミュレータを統合した世界初の「マルチレベルトライボロジーシミュレータ」を実現し、新規研究領域の開拓を目的とする。平成22年度は、昨年度までに開発したシミュレーションプログラムのうち、ミクロ部分を担う粒子間相互作用ポテンシャル精密決定自動化プログラムについて、エンジン添加剤のトライボケミカル反応機構解明への適用による有効性の検証を開始した。実在系の計算対象として、フリクション低減用添加剤であるジアルキルジチオカルバミン酸モリブデン(Mo-DTC)に代表される様々な潤滑油添加剤のトライボケミカル反応を検討した。また、シミュレーション結果と実験データを直接比較検討するために、界面潤滑剤一分子解析のための和周波発生SFGシミュレータ、基準振動解析に基づくIRラマンスペクトルシミュレータ、および分子動力学法に基づくIRラマンスペクトルシミュレータを新たに開発した。一般に、Mo-DTCはエンジン内部の条件化において化学反応を起こし、MoS2からなる潤滑被膜を形成することが知られているが、そのような現象のシミュレータによる再現と、実験データとの整合性を検証した。実験データについては、トライボロジー実験研究において世界的にも一流の企業及び研究者から提供とアドバイスを頂いた。その結果、これらのシミュレータが実在系のエンジン添加剤に対して、各種実験結果を高精度に再現できることを確認した。
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