高分子材料設計のための階層的シミュレーション

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09305061
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 土井 正男 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70087104)
• 研究分担者: 石井 克哉 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (60134441) ; 杉原 正顯 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80154483) ; 金田 行雄 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10107691) ; 谷口 貴志 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (60293669) ; 川勝 年洋 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (20214596)
• キーワード: 階層的シミュレーション / メソ構造形成 / メソ分子動力学 / 粗視化モデル

研究概要

本研究の目的は高分子材料のミクロ構造とマクロ物性を結びつけるため、さまざまな租視化手法を用いたシミュレーション技術を統合化したシステムを構築することである。本年度は、シミュレーションの基礎となる新しい理論を発展させると同じに、従来のシステムを発展させより汎用的なシステムを構築した。
(1)相対スリップリンク模型に基づく高分子の粘弾性のシミュレーション:
昨年に開発した相対スリップリンク模型を多分散系に拡張子、理論に基づいて任意の分子量分布を持つ試料に対し、任意の変形履歴を与えたときのレオロジー応答を計算するプログラムを作りあげ、実験と良い一致を見た。
(2)平均場シミュレーション方の拡張と改良:
平均場理論に基づいて、ブロック共重合体や高分子ブレンドが作るメソスコピックな構造を予測するこれまでのプログラムを再設計し、構造形成だけでなく、界面効果、ミセル形成、流動とのカップリングなどに適用できる汎用性の高いシステムを構築した。
(3)連続場でモデル化される系を扱う汎用シミュレータの開発:
相分離におけるTDGL方程式、電解質理論における、イオン輸送方程式、粘弾性流体の流動と拡散など、高分子材料の開発過程で問題となるさまざまな問題に対し、拡散方程式、流体方程式、電磁場方程式をカップルさせて連続場の方程式を組み合わせて解くことのできる汎用シミュレータの全体設計とプロトタイプ作成を行った。

研究成果

• [文献書誌] 川勝 年洋: "マイクロエマルジョンの物理---粗視化モデルを用いてそのダイナミクスを探る"表面. (in press).
• [文献書誌] 本田 隆: "平均場理論による高分子のメソ領域シミュレーション"高分子論文集 特集号「目で見る高分子-高分子系がつくるパターン」. 56(No.12). 762-771 (1999)
• [文献書誌] 森田 裕史: "動的平均場法を用いたポリマーブレンド薄膜の内部構造及び表面構造の解析"高分子論文集 特集号「目で見る高分子-高分子系がつくるパターン」. 56(No.10). 674-683 (1999)
• [文献書誌] 川勝 年洋: "講義ノート「高分子の相転移とダイナミクス-統計力学理論とシミュレーション-"物性研究. 72(No.5). 555-669 (1999)
• [文献書誌] R.Rzehak: "Deformation of a Tethered Polymer in Uniform Flow"Euro. Phys. J. B.. (in press).
• [文献書誌] S.Urashita: "Morphologies of Multiphase Polymer Blend Systems"Prog. Theoret. Phys. Suppl. (in press).
• [文献書誌] R.Rzehak: "Partial Draining of a Tethered Polymer in Flow"Europhys. Lett.. 46(No.6). 821-826 (1999)
• [文献書誌] R.Rzehak: "Brownian Dynamics of Tethered Polymers in Flow,in Molecular Dynamics on Parallel Computers"M.Attig,et al.,ed.World Scientific. (in press).
• [文献書誌] T.Aoyagi: "Molecular Dynamics Simulation of Entangled Polymers in Shear Flow Dynamics of Complex Systems,"Computational and Int. J. Mod. Phys. C. (in press).
• [文献書誌] M.Monzen: "Micelle Formation in Triblock Copolymer Solutions"Comput. Theoret. Polym. Sci. (in press).
• [文献書誌] T.Okuzono: "A Hierarchical Model in Multi-Phase Flow"Phyc. Rev. E. (in press).
• [文献書誌] Y.Okabe: "Application of Monte Carlo Method to Phase Separation Dynamics of Complex Systems"J. Mod. Phys. C. 10(No.8). 1513-1520 (2000)
• [文献書誌] T.Kawakatsu: "Dynamic Density Functional Approach to Phase Separation Dynamics of Polymer Systems"Int. J. Mod. Phys. C. 10(No.8). 1531-1540 (2000)
• [文献書誌] 土井正男: "材料設計シミュレーション 化学工学の進歩 33 先端材料制御工学"槇書店. 143-154 (1999)
• [文献書誌] 川勝年洋: "モレキュラーダイナミクスとシミュレーション ポリマーABCハンドブック 基礎編第5章"(株)エヌ・ティー・エス(in press).
• [文献書誌] R.Hasegawa: "The Physics of Complex Liquids ed. F. Yonezawa"World Science. 338(119-213) (1999)
• [文献書誌] M.Doi: "Macromolecular Science and Engineering ed. Y. Tanabe"Springer. 400(288-299) (1999)