2014 Fiscal Year Annual Research Report
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24560109
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
陸 偉 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20398423)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ゲル / 力学モデル / 多軸圧縮 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高強度ゲルは従来のゲルと比べ優れた力学特性を有するため，構造部材への応用が期待されている．本研究では，高強度ゲルの力学モデルの構築を目的とする．
平成24年度では，高強度ゲルの一種であるDNゲルの脆い成分である1次ネットワークと柔らかい成分である2次ネットワークのそれぞれの高分子鎖の変形特性を，並列させたスライダー要素とばね要素を用いて表し，8鎖モデルに導入することにより高分子鎖の空間配向分布を表現可能なモデルを構築した．そして，ゲルの繰り返し引張試験の実験結果と比較検証し，モデルの妥当性を確認できた．
平成25年度では，構築したDNゲルの力学モデルの多軸負荷状況下での妥当性を検証するために，ゲル用多軸圧縮試験装置を製作し，ゲルの2軸圧縮試験を実施したが，試験体形状のばらつきおよび試験体とブロック間の摩擦の影響で，再現可能な実験データが得られなかった．その一方，構築したDNゲルの力学モデルを用いて，繰り返し圧縮と単純せん断負荷状況下での変形応答を調べたところ，ヒステリシスロスが小さくなっていることが分かった．
平成26年度では，DNゲルの2軸圧縮試験の実験データの再現性を向上させるために，まず，ゲルの試験体の形状を加工せず整えるために，シリコン板に溝を開け，組み立て形式で所定の形状を有する強固な重合容器を作成した．次に，モノマー，架橋剤，重合開始剤の水溶液を重合容器に入れ，紫外線を照射して重合させ，所定形状の試験体が得られた．そして，摩擦の影響を低減するために，ベビーパウダーを試験体の表面に塗布した．その結果，実験データの再現性が大幅に改良された．その一方，DNゲルの半月板の代替物としての応用を想定し，半月板の簡略化した形状，すなわち，コの字型形状を有するゲルの圧縮変形応答を調べたところ，不均一な変形が生じている故に，ゲル全体のヒステリシスロスが小さくなっていることが分かった．
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