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Multiscale simulation of reverse osmosis carbon nanotube-polyamide nanocomposite membranes

研究課題

研究課題/領域番号 19K12001
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分60100:計算科学関連
研究機関信州大学

研究代表者

Cruz Rodolfo  信州大学, 先鋭材料研究所, 特任教授 (30597878)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2022年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードReverse osmosis / desalination / nanocomposite membranes / diffusion / molecular dynamics / Molecular dynamics / polymerization / water diffusion / hydration / polymer network / computational physics / reverse osmosis membrane / nanotubes / Computational physics
研究開始時の研究の概要

In this project we will study the water difussion in nanocomposite membranes of polyamide and carbon nanotubes, and will make emphasis on two points: scalability and the use of molecular dynamics derived thermodynamic properties. We will also use the charge equilibration method and expand the molecular dynamics methods to carry out an empiric stochastic diffusion analysis. We will implement recent technological innovations in molecular dynamics, such as GPU-based computers, implementation of parallel processing, and new tools based in artificial intelligence and machine learning.

研究実績の概要

We published a paper in a high-impact factor journal (Nanocomposite desalination membranes made of aromatic polyamide with cellulose nanofibers: synthesis, performance, and water diffusion study, Nanoscale 2020) and presented results in several meetings: "Study of Water Diffusion across Nanocomposite Reverse Osmosis Membranes: A Combined Molecular Dynamics and Kinetic Monte Carlo Approach", 2019 Materials Research Society Fall Meeting; "Nanocomposite reverse osmosis membranes with carbon nanotubes: Experimental and theoretical studies", 2019 Asian Water Reuse Symposium; "Synthesis and Characterization of Cellulose Nanofiber Reinforced Aromatic Polyamide Membranes", 2020 Virtual MRS Spring/Fall Meeting & Exhibit, Boston USA; and " Quasi-2D Polyamides Reinforced with 1D Nanotubes and Nanofibers for Novel Desalination Membranes", 2021 MRS Fall Meeting.

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 2020 2019

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Antifouling performance of spiral wound type module made of carbon nanotubes/polyamide composite RO membrane for seawater desalination2022

    • 著者名/発表者名
      Fajardo-Diaz Juan L.、Morelos-Gomez Aaron、Cruz-Silva Rodolfo、Matsumoto Akito、Ueno Yutaka、Takeuchi Norihiro、Kitamura Kotaro、Miyakawa Hiroki、Tejima Syogo、Takeuchi Kenji、Tsuzuki Koichi、Endo Morinobu
    • 雑誌名

      Desalination

      巻: 523 ページ: 115445-115445

    • DOI

      10.1016/j.desal.2021.115445

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Nanocomposite desalination membranes made of aromatic polyamide with cellulose nanofibers: synthesis, performance, and water diffusion study2020

    • 著者名/発表者名
      Rodolfo Cruz-Silva, Kazuo Izu , Jun Maeda, Shigeru Saito, Aaron Morelos-Gomez, Celia Aguilar, Yoshihiro Takizawa, Ayaka Yamanaka, Syogo Tejiima, Kazunori Fujisawa, Kenji Takeuchi, Takuya Hayashi, Toru Noguchi, Akira Isogai, Morinobu Endo
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 38 号: 38 ページ: 19628-19637

    • DOI

      10.1039/d0nr02915g

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Synthesis and Characterization of Cellulose Nanofiber Reinforced Aromatic Polyamide Membranes2020

    • 著者名/発表者名
      Rodolfo Cruz-Silva, Kazuo Izu, Jun Maeda, Shigeru Saito, Aaron Morelos-Gomez, Celia Aguilar, Yoshihiro Takizawa, Yamanaka Ayaka, Syogo Tejima, Kazunori Fujisawa, Kenji Takeuchi, Takuya Hayashi, Toru Noguchi, Akira Isogai, Morinobu Endo
    • 学会等名
      2020 Virtual MRS Spring/Fall Meeting & Exhibit, Boston USA
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nanocomposite reverse osmosis membranes with carbon nanotubes: Experimental and theoretical studies2019

    • 著者名/発表者名
      Rodolfo Cruz-Silva
    • 学会等名
      Asian Water Reuse Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study of Water Diffusion across Nanocomposite Reverse Osmosis Membranes: A Combined Molecular Dynamics and Kinetic Monte Carlo Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Rodolfo Cruz-Silva
    • 学会等名
      2019 Materials Research Society Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-12-25  

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