研究課題/領域番号 |
19H01861
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研究種目 |
基盤研究(B)
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配分区分 | 補助金 |
応募区分 | 一般 |
審査区分 |
小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
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研究機関 | 名古屋大学 |
研究代表者 |
畝山 多加志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10524720)
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研究分担者 |
土肥 侑也 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (10784770)
増渕 雄一 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (40291281)
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研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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キーワード | 高分子 / ガラス / レオロジー / 緩和 / シミュレーション / 過渡ポテンシャル |
研究開始時の研究の概要 |
ポリスチレンのような非晶性高分子は高温では流動性を示すが、冷却固化されると流動性を持たない状態(ガラス状態)になる。本研究では、このようなガラス状態中における高分子のダイナミクスをさまざまな手法を組み合わせて調べ、ガラス状態で高分子がどのように運動しているのか、どのように記述すればよいのかを明らかとする。実験的に粘弾性測定、誘電緩和測定、赤外分光測定等の複数の異なる手法を組み合わせることで分子レベルのダイナミクスを調べる。また、得られた実験結果を分子シミュレーションや理論モデル等と比較することでダイナミクスを詳細に調べる。
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研究実績の概要 |
高分子ガラスの運動のモデル化を行うために、過渡ポテンシャルを用いた分子モデルを構築し、その性質を解析するとともに分子動力学シミュレーション等と比較し特徴的な遅い運動が再現できることを確認した。分子動力学モデルと比べて大幅に自由度を低減しているにも関わらず定性的には分子動力学と類似した挙動を再現することができ、各パラメータの物理的意味合いもわかりやすくガラス状態での緩和の理解やモデル化に有用な結果であると考えられる。過渡ポテンシャルモデル自体はより幅広い高分子の運動の記述に使えることがわかってきており、高分子ガラスの遅い緩和のような従来の粗視化モデルでうまく取り扱えなかった対象も粗視化モデルとして扱えるようになってきたと言える。 また、実験的にはレオロジーと誘電緩和を用いて同一の試料 (ポリスチレン) のガラス転移温度以下での性質を系統的に調べた。レオロジーと誘電緩和はともに同様の緩和関数を用いて記述でき、しかも測定した温度・周波数範囲において時間温度換算則が成立した。これらは既存の報告と同様の結果である。しかし、レオロジーと誘電緩和では時間温度換算挙動に違いがあることがわかった。これは一見同じように見える高分子ガラスの粘弾性と誘電緩和に何らかの違いがあるためと解釈できる。粘弾性では応力の相関、誘電緩和では電気双極子の相関を測定しており、温度が変わった際のこれらの相関の様式に違いがあるものと考えられる。
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現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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