• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

高分子流体のマルチスケールシミュレーション法の開発と成形加工プロセスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 18J10643
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 化工物性・移動操作・単位操作
研究機関京都大学
特別研究員 佐藤 健  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2019年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2018年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード高分子からみあい系 / レオロジー / マルチスケールシミュレーション / 流体粒子法 / エネルギー収支式 / Slip-linkモデル / 粒子法
研究実績の概要

(1)Multi-Scale Simulation(MSS)への応用を志向したミクロモデルの改良と考察:MSS法には,からみあい状態にある高分子の分子論に基づいたミクロモデル[Doi & Takimoto (2003)]を用いる.本年度は,「摩擦低減効果によって改良したミクロモデルから得られる高分子の状態」に着目した研究を行った.具体的には,ミクロモデルから得られるからみあい・分子配向・伸長について,より詳細な粗視化モデルと比較を行い,その妥当性の検討した.その結果,本研究のミクロモデルは,分子鎖の伸長特性を応力に強く反映するモデルであり,伸長を伴う高ひずみ速度域の分子状態については,さらなる検討が必要であるという結論を得た.
(2)MSS法の深化:ミクロモデルとマクロモデルを関連付けるMSS法について,本年度は,(i)分子量分布を持つ高分子溶融体の流動問題,(ii)温度分布を考慮した高分子溶融体の流動問題の2つに取り組んだ.
(i)工業的には,所望の物性を付与するために,多分散の高分子溶融体を用いることが多い.昨年度の研究(単分散)から発展して,分子量分布を有するからみあい高分子溶融体について,急縮小・急拡大流路における流動問題をMSS法を用いて解析することを可能とした.具体的には,分子量の小さな高分子溶融体に,分子量の大きな成分を少量添加した系を検討した.結果として,高分子量成分に由来する大きな応力によって,系の流量が小さくなることを確認した.
(ii)流動中の温度変化は,高分子の運動性の変化と関係する.マクロレベルについてエネルギー収支式を取り入れ,ミクロレベルについて「温度を変化と時間スケールの変化が等価である」という高分子レオロジーの理論を援用することで,非等温のMSSモデルを構築した.構築したMSSによって,温度の上昇に伴う高分子の緩和の加速を表現することができた.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書

研究成果

(15件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] A Review on Transport Phenomena of Entangled Polymeric Liquids2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato
    • 雑誌名

      Nihon Reoroji Gakkaishi (Journal of the Society of Rheology, Japan)

      巻: 48 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1678/rheology.48.1

    • NAID

      130007808455

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rheology and Entanglement Structure of Well-Entangled Polymer Melts: A Slip-Link Simulation Study2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 ページ: 3951-3964

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.9b00314

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiscale Simulations of Flows of a Well-Entangled Polymer Melt in a Contraction?Expansion Channel2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Takeshi、Harada Kohei、Taniguchi Takashi
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 52 ページ: 547-564

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.8b00649

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Multi-Scale Simulation for Temperature Dependent Flows of Entangled Polymer Melts2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      The International Workshop for East Asian Young Rheologists (IWEAYR 15)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高速流動下におけるからみあい高分子のダイナミクス:摩擦低減効果の影響2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤健,谷口貴志
    • 学会等名
      日本レオロジー学会第46年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微粒子を含む高分子流動の解析:マルチスケールシミュレーションによるアプローチ2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤健,谷口貴志
    • 学会等名
      第67回レオロジー討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Slip-link Simulations of Entangled Linear Polymer Melts under Fast Flows: Effect of the Stretch/Orientation-Induced Reduction of Friction2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      Annual European Rheology Conference 2019 (AERC 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Slip-link Simulations of Well-Entangled Linear Polymer Melts under Fast Flows: Role of the Stretch/Orientation-Induced Reduction of Friction2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      Polymers in Fast Flows
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics of Entangled Polymer Melts under Fast Flows: A Slip-link Simulation Study2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      The International Workshop for East Asian Young Rheologists (IWEAYR 14)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Slip-link Simulations under Fast Flows: Effect of the Stretch/Orientation-Induced Reduction of Friction2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A multiscale simulation study for flows of a well-entangled polymer melt in a contraction-expansion channel2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      The 7th Pacific Rim Conference on Rheology (PRCR2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relation between Macroscopic Flows in a Contraction-Expansion Channel and Dynamics of Well-Entangled Polymer Chains2018

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Sato and Takashi Taniguchi
    • 学会等名
      The 9th Multiscale Materials Modeling (MMM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Slip-linkモデルにおけるからみあいの解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤健,谷口貴志
    • 学会等名
      日本レオロジー学会第45年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 急縮小・急拡大流路における高分子溶融体の移動現象:マルチスケールシミュレーションによるアプローチ2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤健,谷口貴志
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Slip-linkモデルから得られた高分子鎖上のからみあい密度の解析2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤健,谷口貴志
    • 学会等名
      第66回レオロジー討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-05-01   更新日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi