| 研究課題/領域番号 |
18K03556
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
山本 隆夫 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80200814)
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| 研究分担者 |
土橋 敏明 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30155626) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 異方性ゲル化 / モンテカルロシミュレーション / 高分子鎖ボンド配向 / 拡散律速 / エネルギー律速 / Allen-Cahn型ダイナミックス / 血液凝固 / ザンサンのゲル化 |
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| 研究実績の概要 |
(1)液・液接触による濃厚高分子鎖溶液のゲル化のシミュレーション
架橋因子溶液と液液接触する高分子溶液のゲル化過程を再現するシミュレーションを構築した。令和2年度には、拡散方程式に基づく架橋因子輸送過程、化学量論的な反応式に基づく架橋過程、そして、ゲル化を架橋による高分子セグメントの運動の停止と捉えたゲル化過程という主要な３つの過程をすべて取り入れたシミュレーションを構築した。架橋因子流入方向と垂直な方向への高分子鎖ボンド配向、経過時間の1/2乗でのゲル成長等の液液接触によるゲル化の特徴を再現することができた。ゾル・ゲル境界面の存在とセグメントの運動停止が配向の原因であることが分かった。高分子濃度が低くなると、初期は経過時間の１乗で後期には1/2乗であるという現象論から導出された予言に合う結果を得ることができた。異方性ゲル化を統一的にシミュレーションする基礎プログラムを完成させることができた。
(2)現象論の構築と実験データの解析
流入した架橋因子が高分子溶液に与える影響を化学量論的な方程式で記述し、高分子溶液の状態変化をAllen-Cahn型のダイナミックスで記述するゲルゲル化ダイナミックスの現象論を構築した。令和2年度は血液の凝固過程、ザンサン溶液のゲル化過程も記述可能なように一般化した。拡散律速ゲル化の阻害因子を導入により、拡散律速ゲル化からエネルギー律速のゲル化への遷移を統一的に記述できるようにし、それによりザンサンのゲル化ダイナミックスを説明した。これにより、エネルギー律速ゲル化を含むMoving Boundary(MB)描像の基礎的な枠組みが完成させることができた。
一般化されたMB描像を用いてコンニャクグルコマンナンのゲル化、カルシュウムおよび血液凝固因子による血液凝固過程、ザンサンのゲル化過程(令和3年度)の実験データを定量的に解析した。
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