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分子間相互作用から紐解く高分子材料の絶縁破壊現象

研究課題

研究課題/領域番号 18K13751
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21010:電力工学関連
研究機関地方独立行政法人大阪産業技術研究所

研究代表者

岩田 晋弥  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 研究員 (10642382)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード絶縁破壊 / 絶縁劣化 / 電気トリー / 量子化学計算 / 分子動力学計算 / 分子間相互作用 / 水トリー / 高分子材料
研究成果の概要

高分子電気絶縁材料は、多くの電気システムや電子機器で使用されており、我々の社会基盤を支える重要な要素のひとつである。しかし、電気的要因での劣化や破壊のメカニズムには未解明な点が多い。本研究では、量子化学計算や分子動力学計算を中心とした計算機シミュレーションを活用し、絶縁破壊・劣化およびその抑制作用の原理の検証や物理モデルの構築を行った。特に、劣化抑制剤の作用に着目し、分子間の相互作用の観点から検証を行い、ポリエチレン架橋剤分解残渣、界面活性剤や紫外線吸収剤の機能についてモデルを構築した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般的に、高分子電気絶縁材料には、添加剤による補強が施される。本研究では、ポリエチレン架橋剤分解残渣、界面活性剤、紫外線吸収剤に対し、分子間の相互作用に着目しながら、凝集・拡散の観点から絶縁劣化抑制機能の解明を行った。取り扱った系は、過去の実験的事実が示されているものを用いた。本研究は、量子化学計算や分子動力学計算をはじめとした計算機シミュレーションの活用例でもあり、現象の原理探究のみならず、材料の設計や選択の指針の一助となることが期待される。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Intermolecular Interaction and Electric Field Dependence of Reverse Micelle on Water Tree Initiation in Polyethylene2019

    • 著者名/発表者名
      H. Uehara, T. okamoto, S. Iwata, Y. Sekii, T. Takada, Y. Cao
    • 雑誌名

      2019 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena

      巻: - ページ: 30-33

    • DOI

      10.1109/ceidp47102.2019.9009701

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Suppression of Electrical and Water Tree by Additive Molecules: A Computational Insight2019

    • 著者名/発表者名
      S. Iwata, H. Uehara, Y. Sekii, T. Takada
    • 雑誌名

      Proceedings of the 21st International Symposium on High Voltage Engineering

      巻: 2 ページ: 12-21

    • DOI

      10.1007/978-3-030-31680-8_2

    • ISBN
      9783030316792, 9783030316808
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diagnostic Technique for Electrical Tree by Current Integration Method2019

    • 著者名/発表者名
      S. Iwata, R. Kitani, T. Takada
    • 雑誌名

      2019 IEEE Electrical Insulation Conference

      巻: - ページ: 317-320

    • DOI

      10.1109/eic43217.2019.9046562

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical tree suppression mechanism using anthracene and tetracene2019

    • 著者名/発表者名
      S. Iwata, H. Uehara, Y. Sekii, T. Takada
    • 雑誌名

      電気材料技術雑誌

      巻: 28 ページ: 5-11

    • NAID

      120006869785

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Behavior of water molecules between molecular layers of by-products of dicumyl peroxide or surfactants in an external electric field: Computational insight2019

    • 著者名/発表者名
      Iwata Shinya, Uehara Hiroaki, Sekii Yasuo, Takada Tatsuo
    • 雑誌名

      Computational Materials Science

      巻: 163 ページ: 134-140

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2019.03.033

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 計算機シミュレーションによる紫外線吸収剤および架橋剤分解残渣の電気トリー抑制効果の検討2018

    • 著者名/発表者名
      岩田晋弥, 植原弘明, 関井康雄, 木谷亮太, 高田達雄
    • 雑誌名

      放電研究

      巻: 61 ページ: 25-30

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Intermolecular Interaction and Electric Field Dependence of Reverse Micelle on Water Tree Initiation in Polyethylene2019

    • 著者名/発表者名
      H. Uehara, T. Okamoto, S. Iwata, Y. Sekii, T. Takada, Y. Cao
    • 学会等名
      2019 IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Suppression of Electrical and Water Tree by Additive Molecules: A Computational Insight2019

    • 著者名/発表者名
      S. Iwata, H. Uehara, Y. Sekii, T. Takada
    • 学会等名
      21st International Symposium on High Voltage Engineering
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diagnostic Technique for Electrical Tree by Current Integration Method2019

    • 著者名/発表者名
      S. Iwata, R. Kitani, T. Takada
    • 学会等名
      2019 IEEE 37th Electrical Insulation Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ポリエチレン架橋剤分解残渣中の水分子の拡散特性~分子動力学計算による検証~2019

    • 著者名/発表者名
      岩田晋弥, 植原弘明, 関井康雄, 高田達雄
    • 学会等名
      令和元年電気関係学会関西連合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 計算機シミュレーションによる絶縁劣化現象の解析2018

    • 著者名/発表者名
      岩田晋弥
    • 学会等名
      放電学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] X線CTによる高分子材料の電気的破壊の解析2018

    • 著者名/発表者名
      岩田晋弥, 木谷亮太, 高田達雄
    • 学会等名
      第314回電気材料技術懇談会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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