2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of interatomic potential for polymer/solid interface and its application to the tribochemical reacted film
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20K04173
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
泉 聡志 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30322069)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
波田野 明日可 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (20707202)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)トライボケミカル反応膜と摩擦現象への応用
ZnDTPトライボフィルムの主構造であるリン酸亜鉛と酸化鉄間のトライボケミカル反応を再現可能なO-Fe-P-Zn系の電荷移動型ポテンシャルの開発を行った．開発したポテンシャルを用いて長鎖リン酸を主構造とする長鎖メタリン酸亜鉛モデルを作成し，酸化鉄，メタリン酸亜鉛間の摺動シミュレーションを実施した．摺動によりメタリン酸亜鉛構造が短鎖化し，立体的な分岐をもつ構造へと変化した．また，界面付近では鉄と亜鉛の交換によるFe/Zn混合層の形成，密着が生じることがわかった．また，混合層を形成することにより酸化鉄との界面付近のトライボフィルムが硬質化した．これは，Fe原子を介してリン酸鎖同士が結びつくことにより，より強固なリン酸鎖ネットワーク構造を形成していることを示唆している．界面に硬質な混合層が形成されることにより，せん断剛性の小さいバルク層が犠牲的にせん断変形し酸化鉄の変形や摩耗を防止すると考えられる．
(2) 粘着剤-シリコンウェハ間のはく離現象への応用
感圧粘着剤とシリコンウエハ間の剥離挙動を分子動力学により調べた．様々な分子量の接着剤と非晶質SiO2によりモデル化されたシリコン基板の表面粗さを使って剥離シミュレーションを行った．応力-変位曲線,剥離応力の最大値,および剥離に必要なエネルギーに焦点を当てた．分子量および表面粗さが大きくなればなるほどより大きい剥離エネルギーを誘起することが分かった．剥離エネルギーは,界面の結合状態に依存する．対照的に,剥離応力の最大値は,分子量と部分的に相関している．剥離過程の詳細な観察から,剥離応力は,接着剤分子鎖のネットワークに依存することが分かった．
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