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カーボンナノチューブの構造に着目した曲率を有する低次元材料の格子欠陥挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26870348
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 計算科学
機械材料・材料力学
研究機関福井大学 (2015-2016)
大阪大学 (2014)

研究代表者

LEI XIAOWEN  福井大学, 学術研究院工学系部門, 講師 (50726148)

研究協力者 中谷 彰宏  大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50252606)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードcarbon nanotube / low-dimensional / lattice defect / Carbon nanotube / Stone-Wales defect / Dislocation dipole / Lattice defect / dislocation dipole / minimum energy path
研究成果の概要

曲率を有する低次元材料の格子欠陥挙動を研究する目的で、カーボンナノチューブ(CNTs)を用いた原子レベルの計算を行った。Stone-Wales(SW)欠陥から分解してできるPentagon-Heptagon(5-7)欠陥対の解析を通じて、欠陥構造の安定性、運動に対するエネルギー障壁を調べ、材料創成の新プロセスや新機能発現に結びつく基礎的知見を得ることを目的とした。CNTsの5-7欠陥対の安定性や配置間の最小エネルギー経路を考察した。その結果、SW欠陥および5-7欠陥対の局所安定配置とそのエネルギーを評価した。理論結果は、欠陥構造の配置を設計法に対する役に立つ情報を与えてくれると期待できる。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (38件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 8件、 招待講演 6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Local equilibrium configurations and minimum energy path of carbon nanotubes with Stone-Wales defects and their related pentagon-heptagon lattice defects2017

    • 著者名/発表者名
      Xiao-Wen Lei, A. Nakatani
    • 雑誌名

      Computational Materials Science

      巻: 133 ページ: 194-199

    • DOI

      10.1016/j.commatsci.2017.03.003

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] シンクロ型 LPSO 構造の新展開―ミルフィーユ構造の変形機構と力学特性―2016

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏,LEI Xiao-Wen
    • 雑誌名

      金属

      巻: 86 ページ: 486-492

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Analysis of kink deformation and delamination behavior in layered ceramics2016

    • 著者名/発表者名
      X. -W Lei, A. Nakatani
    • 雑誌名

      Journal of the European Ceramic Society

      巻: 36 号: 9 ページ: 2311-2317

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2015.12.054

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A deformation mechanism for ridge-shaped kink structure in layered solids2015

    • 著者名/発表者名
      X. -W Lei, A. Nakatani
    • 雑誌名

      Transaction of the American Society of Mechanical Engineers (ASME) Journal of Applied Mechanics,

      巻: 82 号: 7

    • DOI

      10.1115/1.4030328

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 材料非線形性による表面波の構造変化の分子動力学解析2017

    • 著者名/発表者名
      谷口敬俊、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第92期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 原子モデルを用いた低ナノ炭素材料の格子欠陥構造の相互作用の解析2017

    • 著者名/発表者名
      河原永也、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第92期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ひずみエネルギーの解放により駆動されるセルオートマトンを用いた変形パターン解析2017

    • 著者名/発表者名
      野呂優太、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部第92期定時総会講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションによるグラファイトの圧縮変形メカニズムの研究2017

    • 著者名/発表者名
      倉和海, Xiao-Wen LEI, 中谷彰宏
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第22回分子動力学シンポジウム・第10回マイクロマテリアルシンポジウム)
    • 発表場所
      名城大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 分子動力学シミュレーションによるダイヤモンドナノスレッドの力学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      藤林粋平,Xiao-Wen LEI,中谷彰宏
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第22回分子動力学シンポジウム・第10回マイクロマテリアルシンポジウム)
    • 発表場所
      名城大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 格子欠陥を有するナノカーボン材料の構造とエネルギー解析2017

    • 著者名/発表者名
      谷口智哉,Xiao-Wen LEI,中谷彰宏
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第22回分子動力学シンポジウム・第10回マイクロマテリアルシンポジウム)
    • 発表場所
      名城大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 曲率を表現するセル・オートマトンを用いた変形シミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      野呂優太,Xiao-Wen LEI,土井祐介,中谷彰宏
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第22回分子動力学シンポジウム・第10回マイクロマテリアルシンポジウム)
    • 発表場所
      名城大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 質量流束によって成長する固体の残留応力場の形成解析2017

    • 著者名/発表者名
      矢野太一、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会関西支部平成28年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism of formation of kink banding structure in LPSO-Mg2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani, Xiao-Wen Lei
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Long-Period Stacking Ordered Structure and Its Related Materials (LPSO2016)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-12-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 引張荷重下のキリガミ構造体の面外変形の分岐解析2016

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏、LEI Xiao-Wen、 松永慎太郎、土井祐介
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2016材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 格子欠陥を有するナノ炭素材料のエネルギー地形と構造安定性に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      LEI Xiao-Wen、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会(CMD2016)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 微視的局所不安定変形で記述されるマルチスケール力学特性2016

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏、LEI Xiao-Wen、小川隆樹
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会(CMD2016)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 格子欠陥付与により発現する二次元材料のアイソメトリック変形の解析2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木脩、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会(CMD2016)
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Complex energy landscapes of carbon nanotubes with defects2016

    • 著者名/発表者名
      Xiao-Wen Lei, Akihiro Nakatani
    • 学会等名
      Complex energy landscapes of carbon nanotubes with defects, 24th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM2016)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of criterion for kink banding in layered solids2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani, Xiao-Wen Lei
    • 学会等名
      Complex energy landscapes of carbon nanotubes with defects, 24th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics (ICTAM2016)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Instability behavior of layered structure with kink deformation in LPSO-Mg2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani, Xiao-Wen Lei
    • 学会等名
      9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Process (PRICM9)
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simulation of buckling and delamination in layered solids using cohesive particle model2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani, Xiao-Wen Lei
    • 学会等名
      The 12th World Congress on Computational Mechanics and The 6th AsiaPacific Congress onf Computational Mechanics (WCCM XII & APCOM VI)
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 材料不安定性に着目したLPSO-Mgのキンク変形メカニズムの研究2016

    • 著者名/発表者名
      中谷彰宏、LEI Xiao-Wen
    • 学会等名
      軽金属学会第130回春期大会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次元カットパターン構造の一般化連続体力学に基づく解析2016

    • 著者名/発表者名
      石丸知英、原田悠之介、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第21回分子動力学シンポジウム・第 9回マイクロマテリアルシンポジウム)
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 二次元材料のトポロジカル欠陥により形成される曲面構造の考察2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木脩、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第21回分子動力学シンポジウム・第 9回マイクロマテリアルシンポジウム)
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブにおける非線形局在モードの3次元構造の解析2016

    • 著者名/発表者名
      孫光輝、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      マルチスケール材料力学シンポジウム(第21回分子動力学シンポジウム・第 9回マイクロマテリアルシンポジウム)
    • 発表場所
      富山大学
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナノ構造炭層材料の欠陥構造変化の最小エネルギー経路に関する解析2015

    • 著者名/発表者名
      LEI Xiao-Wen、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会 第28回計算力学講演会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-10-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 格子力学モデルを用いたカーボンナノチューブの5-7欠陥対の相互作用に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      LEI Xiao-Wen、河原永也、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会 2015年度年次大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Microdynamics modeling for kink deformation and delamination in multilayered solid2015

    • 著者名/発表者名
      Xiao-Wen Lei, Akihiro Nakatani
    • 学会等名
      6th International Conference on Computational Methods
    • 発表場所
      Auckland, New Zealand
    • 年月日
      2015-07-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A continuum mechanics analysis of lattice defects in carbon nanotube2015

    • 著者名/発表者名
      Xiao-Wen Lei, Akihiro Nakatani
    • 学会等名
      9th European Solid Mechanics Conference
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      2015-07-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of kink deformation behavior in multilayered solid considering debonding2015

    • 著者名/発表者名
      Xiao-Wen Lei, Akihiro Nakatani
    • 学会等名
      Modelling and Simulation Meet Innovation in Ceramics Technology
    • 発表場所
      Trento, Italy
    • 年月日
      2015-07-01
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボンナノチューブの欠陥対の安定性解析2015

    • 著者名/発表者名
      河原永也、LEI Xiao-Wen、土井祐介、中谷彰宏
    • 学会等名
      日本材料学会 第20 回分子動力学シンポジウム講演
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 外力を受けるカーボンナノチューブの欠陥対構造の力学解析2015

    • 著者名/発表者名
      河原永也,Lei Xiao-Wen,土井祐介,中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会 関西学生会平成26年度学生員卒業研究発表講演会
    • 発表場所
      京都大学(京都府京都市)
    • 年月日
      2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 低次元カーボン材料のための格子欠陥論に関する基礎的研究2014

    • 著者名/発表者名
      LEI Xiao-Wen, 中谷彰宏
    • 学会等名
      日本機械学会 第27回計算力学講演会(CMD2014)
    • 発表場所
      岩手大学(岩手県盛岡市)
    • 年月日
      2014-11-22 – 2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンシートの格子欠陥対に関する連続力学モデリング2014

    • 著者名/発表者名
      LEI Xiaowen, 中谷彰宏
    • 学会等名
      第58回日本学術会議材料工学連合講演会
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府京都市)
    • 年月日
      2014-10-27 – 2014-10-28
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Lattice defect model of kink deformation and configurational force2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani and Xiao-Wen Lei
    • 学会等名
      The 5th International Conference on Computational Methods (ICCM2014)
    • 発表場所
      Cambridge, UK
    • 年月日
      2014-07-28 – 2014-07-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Analysis of kink deformation using disclination model2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Nakatani and Xiao-Wen Lei
    • 学会等名
      11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI)
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2014-07-20 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 分子動力学法によるHCP金属の変形双晶の発生と成長のシミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      松永慎太郎, LEI Xiaowen, 土井祐介, 中谷彰宏
    • 学会等名
      第19回分子動力学シンポジウム講演
    • 発表場所
      福岡大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2014-05-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] ナノ機能設計学研究室

    • URL

      http://mech.u-fukui.ac.jp/~nano_lab/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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