| 研究課題/領域番号 |
18K03834
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
西村 正臣 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (40554580)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 分子動力学 / カーボンナノチューブ / 座屈 / 弾性剛性係数 / ポリエチレン |
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| 研究実績の概要 |
本研究では，カーボンナノチューブ（CNT）への軸方向圧縮時に生じる座屈挙動について，円筒形状が一部から崩れるような局部座屈挙動と円筒形状を保ったまま湾曲するような全体座屈挙動の発生機構の違いについて，原子レベルでの力学的安定性の観点から評価することを目的としている．
令和２年度は，１～７層までのarmchair型CNTを対象として，軸方向長さを広げた解析を実施した．特に，全体座屈時の個々の原子の力学特性について検討するために，原子弾性剛性係数の第１最小固有値の変化についてより詳細に評価した．最小固有値の平均値や標準偏差について検討することで，均一な圧縮変形の座屈前においてもわずかに不均一性に違いが現れていることを明らかにした．さらに，多層CNTの各層でそれぞれの変化が異なることを示したが，それらが全体座屈とどのような関係を示すかは，引き続き議論が必要である．
また，周辺にポリマー構造を充填したモデルでは，周期境界モデルとは異なり，限定空間にポリエチレンを充填した場合の圧縮について検討した．ポリマーが充填された空間が狭まるにつれて中に配置したCNTの局部座屈が早く誘起されており，周辺ポリマーの構造の違いが座屈挙動に影響を与えることが明らかとなった．一方，全体座屈が生じるような軸寸法が長いモデルにおいても，周辺をポリエチレンで充填することで，全体座屈ではなく局部座屈が支配的となっており，ポリマーの剛性が座屈挙動の違いに影響を与えることを明らかにした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
令和２年度からは，全体座屈に関する検討を中心に進めているが，並列計算機を導入したもののモデルの大型化に伴う計算負荷の増大により少々解析に遅れが出てしまった．また，新型コロナの影響に伴う学会中止なども影響して，当初予定していた学会発表などの研究成果を上げることが出来なかった．
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| 今後の研究の推進方策 |
令和３年度は，特に考察が不足している全体座屈に関する検討を進めて，これまでの局部座屈への検討と併せることで，論文や学会発表にまとめる．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナの影響で，予定していた学会発表などを取りやめたことで，研究期間を延長するとともに，旅費などの経費を繰り越した．令和３年度は，これまでの研究をまとめ，学会発表および論文投稿に関する経費への使用を計画している．
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