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印象派物理学による天然複合材料の研究:マテリアル開発における指導原理の構築

公募研究

研究領域融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓
研究課題/領域番号 23107513
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関お茶の水女子大学

研究代表者

奥村 剛  お茶の水女子大学, 大学院人間文化創成科学研究科, 教授 (80271500)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2011年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード融合マテリアル / 印象派物理学 / 天然複合材料 / 破壊・強靭性 / 濡れ
研究実績の概要

本研究は、「真珠層」や「クモの巣」等について、その天然構造と優れた物理的特性の関係を明らかにすることを目指している。これにより、シンプルで本質をついた理解からマテリアル開発の指導原理を構築し、マテリアル開発に貢献することを目的とする。本研究では、非線形性と多重階層性に着眼点を広げ、従来のモデルを深化させるなどして、理論、シミュレーション、実験の研究を同時進行する。さらに積極的な領域内研究によって、領域内の他の研究者と本代表者の特徴を共に生かすことができるようなオリジナルな新テーマの発掘も目指す。この目的に沿って、本年度は以下のような研究を行った
(1)非線形シートポリマーの破壊応力の実験: 破壊の基本理論であるグリフィス理論を非線形に拡張した拡張グリフィス理論が実験と理論の一致から示され、その成果が論文に発表された。破壊強度の速度依存性に関する研究も進め、物理学会等で発表した。
(2)破壊に関するシミュレーション:真珠層についてFEM解析を行い、代表者らが得てきたスケーリング法則が予想よりも広い範囲で成立することを示し、論文に発表した。真珠層について、非線形シミュレーションと解析を行ってきているが、その結果の仕上げを行ってきた。また、真珠層とクモの巣のシミュレーションに分子レベルからの多重階層性を反映させるための準備として、弾塑性(多重階層性)モデルにおける応力集中のシミュレーションと解析を行ってきているが、その結果の仕上げを行ってきた。
(4)その他: 甲殻類の外骨格についてのスケーリング理論の構築に着手した。また、領域内のメンバーが提供する特殊サンプルを用いた濡れの実験を開始して、物理学会等で発表した。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (24件) (うち招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Realistic numerical analysis of a bioinspired layered composite with a crack: robust scaling laws and crack arrest2013

    • 著者名/発表者名
      Yukari HAMAMOTO and Ko OKUMURA
    • 雑誌名

      Adv. Eng. Mater.

      巻: in press 号: 6 ページ: 522-528

    • DOI

      10.1002/adem.201300061

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling relation in fracture of the materials with elastoplastic response inaccessible by scaling laws2012

    • 著者名/発表者名
      Naomi SONE, Marie MORI, and Ko OKUMURA
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 81 号: 7 ページ: 074604-074604

    • DOI

      10.1143/jpsj.81.074604

    • NAID

      40019341520

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling relation in fracture of the materials with elastoplastic response inaccessible by scaling laws2012

    • 著者名/発表者名
      Naomi SONE, Marie MORI, Ko OKUMURA
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn.

      巻: (掲載確定済み)

    • NAID

      40019341520

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 印象派物理学で描きだす身近に潜むシンプルな物理:しずく、あわ、真珠、クモの巣を題材として2012

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 雑誌名

      物性研究

      巻: 97 ページ: 1058-1081

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [雑誌論文] 表面・界面の印象派物理学:スーパー理系女子たちが開きつつある新しい物理学の地平2011

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 雑誌名

      応用物理学会有機分子・バイオエレクトロニクス分科会会誌

      巻: 22 ページ: 153-156

    • NAID

      10029467570

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] シンプルな真珠層モデルのFEM解析II2013

    • 著者名/発表者名
      濱本由香里,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ポリマーシートの破壊II2013

    • 著者名/発表者名
      鹿島由紀,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工表面への浸透現象II2013

    • 著者名/発表者名
      谷茉莉,奥村剛,川野竜司,竹内昌治
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 天然複合材料の強靭性について:真珠層からクモの巣まで2013

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      T2-新材料開発最前線 自己組織化技術、融合マテリアルが支えるバイオミメティクス研究の最前線
    • 発表場所
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Scaling laws for wetting: dynamics of wicking, liquid drops and bubbles2013

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      2nd Soft-interfaces Mini-symposium 2013 (SIMS2013)
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 年月日
      2013-03-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真珠層力学モデルの解析解について22012

    • 著者名/発表者名
      濱本由香里, 奥村剛
    • 学会等名
      第9回関東ソフトマター研究会
    • 発表場所
      東京大学生産技術研究所
    • 年月日
      2012-11-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] シンプルな真珠層モデルのFEM解析2012

    • 著者名/発表者名
      濱本由香里,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ポリマーシートの破壊2012

    • 著者名/発表者名
      鹿島由紀,奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工表面への浸透現象2012

    • 著者名/発表者名
      谷茉莉,奥村剛,川野竜司,竹内昌治
    • 学会等名
      日本物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2012-09-18
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Simple views on the mechanical adaptability of spider webs and the rupture dynamics of polymer thin films2012

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      2012 Conference on Deformation, Yield and Fracture in Polymers
    • 発表場所
      Rolduc Abbey in Kerkrade, NL
    • 年月日
      2012-04-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Simple views on drops, bubbles and spider webs2012

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      The 5th Series of WPI-AIMR Joint Seminar
    • 発表場所
      WPI-AIMR Tohoku Univ
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 天然複合材料の強靭性について:真珠層からクモの巣まで2012

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      日本液晶学会 液晶物理・物性研究フォーラム/ソフトマターフォーラム
    • 発表場所
      東陽テクニカ本社(日本橋)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 印象派物理学から融合マテリアルへの展開2012

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      融合マテリアル第5回公開シンポジウム
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シンプルな2次元弾塑性モデルにおける応力集中について2012

    • 著者名/発表者名
      高橋成美, 奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2012年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(西宮上ケ原)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 真珠層のシンプルモデル中に生じた亀裂の解析解に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      濱本由香里, 奥村剛
    • 学会等名
      日本物理学会2012年次大会
    • 発表場所
      関西学院大学(西宮上ケ原)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Impressionist approach to physics of wetting and material toughness2012

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      12th International Symposium on Biomimetic Materials Processing
    • 発表場所
      Nagoya Univ.(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Capability of Impressionist Physics in Materials Science : Liquid Drops, Spider Webs and Nacre2012

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      The 1st International Symposium on Fusion Materials
    • 発表場所
      Toba, Aichi, Japan(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 表面・界面の印象派物理学:スーパー理系女子たちが開きつつある新しい物理学の地平2011

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      有機バイオ表面・界面研究会-有機バイオ表面ナノシステムの創成&観察の最前線-
    • 発表場所
      幕張メッセ(分析展2011併設)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-09
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Simple Model for Mechanics of Spider Webs2011

    • 著者名/発表者名
      Yuko Aoyanagi, Ko Okumura
    • 学会等名
      The 5th Mini-Symposium on Liquids (MSL2011), Physics and Chemistry of Soft Interfaces
    • 発表場所
      Okayama University
    • 年月日
      2011-06-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Analytical Studies on a Crack in Simplified Nacre Model2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Hamamoto K.Okumura
    • 学会等名
      The 5th Mini-Symposium on Liquids (MSL2011), Physics and Chemistry of Soft Interfaces
    • 発表場所
      Okayama University
    • 年月日
      2011-06-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] On the stress concentration in a simple elastic-plastic model2011

    • 著者名/発表者名
      N.Takahashi K.Okumura
    • 学会等名
      The 5th Mini-Symposium on Liquids (MSL2011), Physics and Chemistry of Soft Interfaces
    • 発表場所
      Okayama University
    • 年月日
      2011-06-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Wetting on textured surfaces and dynamics of liquid drops and bubbles2011

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      The 3rd Asian Symposium on Advanced Materials-Chemistry & Physics of Functional Materials-
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Toughening materials by combination of soft and hard elements : examples from nacre to spider webs2011

    • 著者名/発表者名
      Ko Okumura
    • 学会等名
      European Congress on Advanced Materials and Processes (EUROMAT) 2011 Congress
    • 発表場所
      Montpellier, France(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 印象派物理学で描きだす身近に潜むシンプルな物理:しずく、あわ、真珠、クモの巣を題材として2011

    • 著者名/発表者名
      奥村剛
    • 学会等名
      第56回物性若手夏の学校
    • 発表場所
      ホテルエバーグリーン富士(山梨県富士吉田)(招待講演)
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 奥村研究室

    • URL

      http://www.phys.ocha.ac.jp/okumuralab/h16/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.phys.ocha.ac.jp/okumuralab/h16/

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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