本研究は,高分子流体のレオロジーや流動予測を行うために,ミクロな自由度を残したまま,マクロな流動を計算によって求める方法論の研究である.特に,高分子ブロック共重合体の流動予測に対しては、異なる高分子が結びつけらている結節点を自由度として残した新しい自己無動着場理論の構築とそれによる流動予測の研究を行っている. 本年度は,前年度に構築を行ったブロック共重合体の結節点を自由度として残した拡張自己無撞着理論に基づいた数値計算により,相構造変化のダイナミクスを調べた.具体的には,通常の動的平均場理論の方法と同様に,ある時刻 tの体積分率場を再現する自己無動着場を,その時刻での結節点の位置を固定したまま求める.それから化学ポテンシャル場と自由エネルギーを計算し,さらに結節点が微小だけ変位した時の自由エネルギーの変化を自己無動着場から近似値的に求め,それにより微小時間後の結節点の位置を求めるという方法を用いている.結果として,相構造の形成ともに結節点は自由エネルギーの最安定な方向へ向かうことが再現出来た.しかし,Spectrum法を導入し高速化を図ったが予想よりもかなり多くの計算時間が必要であり,現在も計算を進めているが研究期間の最後までに当初計画していたレオロジーの予測までは行うことは完了出来なかった. ミクロな自由度を残したまま,マクロな流動のレオロジーを予測するという観点から,マルチスケールシミュレーションによる高分子溶融体の流動予測の研究も進めた.この場合も計算量が莫大であるという問題があったが,並列計算を用いてこの問題を解決し,高分子溶融体の紡糸プロセスでの流動予測をミクロな情報を保持しながら、マクロな流動予測を行うことに成功した.この方法は紡糸線上の任意の位置での分子の配向と絡み合いの状態を得ることができるため,工業的な紡糸プロセスへの大きな貢献が期待できる.
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