| 研究課題/領域番号 |
07651111
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
高分子構造物性(含繊維)
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
梶原 稔尚 九州工業大学, 工学部, 助教授 (10194747)
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| 研究分担者 |
船津 和守 九州大学, 工学部, 教授 (80037960)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
1996年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1995年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | 高分子複合材料 / ポリマーブレンド / ポリマーアロイ / 粒子シミュレーション / 分子動力学 / 構成方程式 |
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| 研究概要 |
過去の研究調査および研究代表者のこれまでの研究結果を踏まえ、繊維および粒子充填系複合材料、ポリマーブレンド、ポリマーアロイの構造形成予測には粒子シミュレーションが有効であり、これら複合系の構造形成が同一の解析手法によって統一的に予測できるものと考えた。そこで三次元の繊維挙動予測プログラムを開発し、まず、単一繊維について材料の弾性率や破断強度等を与えることによって、繊維の配向・変形(柔軟な繊維)・破断の予測を、単純剪断および単純伸長流動場で行い、物理的に妥当な結果を得るとともに、いくつかの実験結果との比較によって定量的にも予測可能であることを示した。また、繊維間相互作用を付加し、予測手法を繊維濃厚系に拡張することができた。ペリマ-ブレンドについては、粒子の移動を計算するだけで構造予測が可能であり、この計算手法をさらに簡略化できる。また、粒子充填系複合材料においては粒子間の凝集力を加味することで適用できる。ポリマーアロイでは液滴の分裂に関する粒子シミュレーションモデルがうまくできれば、相構造予測が可能であることが示された。次に、高分子の高次構造予測を、バネ-ビーズモデルによる分子動力学手法で予測する技術を開発し、実際の高分子とモデルの対応づけを検討した。粒子数(分子量に対応)と鎖数を変化させたシミュレーションを行い、無定形の高分子が示す緩和挙動の時間依存性が本モデルで表現できることが明らかになった。しかし、一つのセグメントに数十のモノマーを想定すると、体積排除効果が適切に表現できないことが分かり、連続体の物理量につなげていくためには数百のモノマーをセグメントにする必要があることから、モデルの検討が必要であることがわかった。バネ-ビーズモデルの特長を残し、体積排除効果を改良するモデルとして、チューブモデルを提案した。最後に、構成方程式に関しては、各種レオロジーデータの実験値から、既存のモデルの物質定数を決定できる最適手法を開発し、各種材料に対してモデルの適用性を検討した。絡み合いの少ない系については、いくつかのモデルで、剪断および伸長特性が予測できるが、複雑な系になると各緩和モードで異なる大変形の物質定数を使用する必要があること、緩和モードをできるだけ多くとる必要があることが分かった。
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