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2009 Fiscal Year Annual Research Report

負の剛性相を含有する次世代ナノコンポジットの変形モデリング

Research Project

Project/Area Number 21760077
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

君塚 肇  Osaka University, 大学院・基礎工学研究科, 准教授 (60467511)

Keywordsポリマー / フィラー / ナノコンポジット / 変形 / 密度汎関数法 / 分子動力学法 / フェーズフィールド法
Research Abstract

ポリマー中にナノ粒子を分散させたポリマーナノコンポジットの開発には、要求された機械的特性・熱的特性を満足するためにフィラー種の機械的特性を積極的に制御し、複合化による強化機構を定量的に制御することが求められる。本研究は、様々な機械的特性を持つフィラー種を対象とするナノコンポジットについてマルチスケール手法に基づく予測的モデリングの枠組みを構築する。さらに本手法の応用として、負の剛性材料をフィラーとして介在させた場合のコンポジット系の機械的特性に対する理解を得ることを最終目的とする。本年度は以下の成果が得られた。(a) 炭化水素系ポリマーおよびナノ粒子として主要な炭素、炭素化合物間の界面における相互作用を原子スケールから評価する枠組みを構築した。具体的には、原子間の結合相互作用および非結合相互作用を同時に考慮することが可能な反応性ボンドオーダーポテンシャルを採用し、原子シミュレーション手法により種々の温度・圧力条件におけるナノ粒子の相互作用性を評価した。また、高応力下におけるフィラー材料の変形特性の解析のために、第一原理密度汎関数法に基づく有限要素解析を採用し、非線形弾性大変形状態における構成関係を取り入れた高精度な評価を可能とした。またこれらの手法に関して、並列化等による解析の高速化を図った。(b) さらには、以上の知見に基づいたミクロスケールおよびメゾスケールにおけるフェーズフィールド法、動的密度汎関数法等を用いて、ポリマー母相中に添加物が分散された複合系における相形成過程について調べた。具体的には、添加物の化学的性質、分量等の影響による高分子複合系の秩序構造の遷移条件を明らかにした。

  • Research Products

    (9 results)

All 2010 2009

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results)

  • [Journal Article] DFT-based FEM analysis of nonlinear effects on indentation process in diamond crystal2010

    • Author(s)
      N.Toda, H.Kimizuka, S.Ogata
    • Journal Title

      International Journal of Mechanical Science 52

      Pages: 303-308

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 格子欠陥-固溶物相互作用系の並列フェーズフィールド解析2010

    • Author(s)
      竹中唯太, 君塚肇, 尾方成信
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会平成21年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2010-03-15
  • [Presentation] 短距離分子動力学シミュレーションのGPUへの実装と評価2010

    • Author(s)
      豊永翔, 石井明男, 君塚肇, 尾方成信
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会平成21年度学生員卒業研究発麦講演会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2010-03-15
  • [Presentation] 反応性ボンドオーダーポテンシャルによるC60の重合プロセス解析2010

    • Author(s)
      津曲達也, 脇園浩史, 君塚肇, 尾方成信
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会平成21年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2010-03-15
  • [Presentation] 原子密度汎関数理論による二元系材料の解析2010

    • Author(s)
      伊東勝道, 松野喬幸, 君塚肇, 尾方成信
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会平成21年度学生員卒業研究発表講演会
    • Place of Presentation
      神戸
    • Year and Date
      2010-03-15
  • [Presentation] 鉄中水素拡散における非線形ダイナミクス2010

    • Author(s)
      君塚肇, 森英喜, 尾方成信
    • Organizer
      第5回非線形テクノサイエンス講演会
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2010-03-08
  • [Presentation] DFT-Based FEM Study on Nonlinear and Anisotropic Behaviorr of Indented Single-Crystal Diamond2010

    • Author(s)
      H.Kimizuka, N.Toda, S.Ogata
    • Organizer
      2010 M&M International Symposium for Young Researchers
    • Place of Presentation
      アメリカ・カリフォルニア
    • Year and Date
      2010-03-02
  • [Presentation] 第一原理密度汎関数法に基づくダイヤモンド結晶体の弾性大変形挙動の有限要素解析2009

    • Author(s)
      君塚肇, 戸田直大, 尾方成信
    • Organizer
      日本機械学会第22回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      2009-10-10
  • [Presentation] マルチレプリカ分子動力学モデリング法とその応用2009

    • Author(s)
      石井明男, 牛田裕己, 君塚肇, 尾方成信
    • Organizer
      日本機械学会第22回計算力学講演会
    • Place of Presentation
      金沢
    • Year and Date
      2009-10-10

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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