| 研究課題/領域番号 |
21H01235
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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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| 審査区分 |
小区分18040:機械要素およびトライボロジー関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
久保 百司 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (90241538)
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| 研究分担者 |
足立 幸志 東北大学, 工学研究科, 教授 (10222621)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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| キーワード | トライボ化学反応 / 分子動力学シミュレータ / 超低摩耗 / 超低摩擦 / 反応力場 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
省エネルギー対策に対する強い要請から、自動車を始めとする機械産業において、超低摩擦・超低摩耗技術の実現が急務である。代表者は世界に先駆けて量子論に基づきトライボ化学反応を解明可能なシミュレータを開発してきたが、量子論では大規模計算が困難なため摩耗現象を解明できない問題が顕在化してきた。そこで本研究では、量子論に基づかなくても化学反応を解明可能な反応力場分子動力学法を発展させ、１億原子系でトライボ化学反応を解明可能なシミュレータを開発する。これにより「化学反応と機械的摩擦」が複雑に絡み合った摩耗現象の解明を可能とし、実験研究者と共同で超低摩耗を実現するためのトライボ化学反応の制御基盤を構築する。
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| 研究成果の概要 |
省エネルギー対策に対する強い要請から、自動車を始めとする機械産業において、超低摩擦・超低摩耗技術の実現が急務となっている。そこで本研究では、開発済みの化学反応を解明可能な反応力場分子動力学シミュレータと化学反応を扱えないが数百万原子系を計算可能な並列化分子動力学シミュレータを融合し、これにOpenMPとMPIのハイブリッド並列化の実装などを行うことで、１億原子系でトライボ化学反応を解明可能なシミュレータを開発した。さらに開発シミュレータをSiCの水潤滑プロセスなどに応用し、粒界滑りや粒界がトライボ化学反応に与える影響など、大規模計算によって初めて解明可能な摩耗現象を明らかにすることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
代表者は世界に先駆けて、量子論に基づきトライボ化学反応を解明可能なシミュレータを開発してきたが、量子論では大規模計算が不可能なため摩擦現象は解明できても、摩耗現象を解明できない問題点が顕在化してきた。そこで本研究では、量子論に基づかなくても化学反応を解明可能な反応力場分子動力学法を発展させることで、１億原子系でトライボ化学反応が誘起する摩耗現象を解明可能なトライボ化学反応シミュレータを開発した。これにより、「化学反応と機械的摩擦」が複雑に絡み合った摩耗現象のシミュレーションを世界に先駆けて実現するとともに、摩耗現象のトライボロジーシミュレーションという新たな研究分野を開拓することに成功した。
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