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2020 年度 実施状況報告書

境界潤滑油膜形成の新規概念の探求

研究課題

研究課題/領域番号 18K18813
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

鷲津 仁志  兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 教授 (00394883)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2022-03-31
キーワード境界潤滑 / 分子動力学 / 固液界面 / 防錆剤 / 極圧剤 / マテリアルズインフォマティクス / 化学吸着 / 地球シミュレータ
研究実績の概要

(1)複数種類の添加剤および基油について検討するためのユニバーサルな方法論を確立については,リン系極圧剤に関して更なる結果を得た.すなわち,昨年度判明した極圧剤の逆ミセル構造において,平衡状態における拡散について検討したところ,短時間の拡散については添加剤の分子構造の違い(リン酸基に対して 1 本鎖か 2 本鎖か)によって違ったが,長時間の拡散係数については変化が小さかった.これは,短時間の拡散については分子鎖が多い方が周囲の溶媒(基油)分子との絡み合いが重要になるのに対して,長時間については逆ミセルという会合体集団として動き,その際の会合体の流体力学半径は大きく異ならないためだと解釈できる.これは,昨年度示唆されたバウデン-テーバー理論の分子論的な解釈を進展させるものである.(2)金属面との相互作用の詳細検討のための反応力場を用いた化学吸着プロセス手法については,昨年度開始した反応力場を用いたリン系極圧剤の鉄表面への吸着プロセスに関する分子動力学解析をさらに詳細解析を行い,吸着する部位によるダイナミクスの違いや,分子内における電荷分布の変化の違いが明らかとなった.(3)吸着ダイナミクスの理解のための解析手法の深化,については,(2) に関して,基油も含む現象に拡張するなど更に多くの系に展開した.(4)連携研究グループから提供された実験結果に対応する大規模実証計算,については,高分子系の材料について京コンピュータを用いた解析のテーマをさらに進め,(5)前年までに MI の評価関数として用いることができることが分かったパーシステント・ホモロジーに関して,さらに解析を行い,高分子の高次構造の違いを表す指標として適切であることを証明し,この研究に関して Sci. Rep. の論文が出版され,プレスリリースを出した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

極圧剤の解析において,さらに会合体のダイナミクスに関する新しい知見を得ることができた.また,表面反応について解析が進んだ.マテリアルズインフォマティクスに関しては,パーシステント・ホモロジーに着目した新規解析手法を世に問うことができ,このことをトライボロジーに応用できる可能性を示した.

今後の研究の推進方策

今後は,極圧剤の解析をさらに進める.具体的には,1本鎖および2本鎖に限定していた解析を,様々な分子種に対して応用し,会合体のダイナミクスの詳細に関して明らかにする.表面反応についても,連携研究グループから提供されたデータに関してより詳細に化学吸着の解析を実施する.また,本研究で方向性の示されてきたパーシステント・ホモロジーに着目した研究を,さらに界面系に適用する.本年度は新型コロナのために出張などが休止になったため,本研究課題の完成度を高めることに注力する.

次年度使用額が生じた理由

新型コロナのため,予定していた学会出張が減少した.また,オンライン出版費に関して共同研究者によって支払われた.また,予定していた計算機関係備品の消費が抑えられた.このため,2021年度においては,計算機関係備品の購入,共同研究者とのさらなるディスカッションのための出張,外部発表費用などに用いる予定である.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Higher-order structure of polymer melt described by persistent homology2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Yohei、Kurokawa Takanori、Arai Hirokazu、Washizu Hitoshi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 011901

    • DOI

      10.1038/s41598-021-80975-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 分子シミュレーションで解明されたトライボ現象2021

    • 著者名/発表者名
      鷲津 仁志
    • 雑誌名

      トライボロジスト

      巻: 66 ページ: 258~266

    • DOI

      10.18914/tribologist.66.04_258

    • 査読あり
  • [学会発表] 分子シミュレーションでわかる目から鱗のトライボロジー2021

    • 著者名/発表者名
      鷲津仁志
    • 学会等名
      トライボロジー研究会 第31回講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子シミュレーションによる基油・添加剤の解析2021

    • 著者名/発表者名
      鷲津仁志
    • 学会等名
      2020 石油製品討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular and Meso Simulations for Solid Friction and Boundary Lubrication2020

    • 著者名/発表者名
      H. Washizu,
    • 学会等名
      Special livMatS symposium on Tribology, University of Freiburg, Germany
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子動力学法による分子集団としてのリン酸エステルの安定性の解析2020

    • 著者名/発表者名
      河北恭佑,石井良樹,甲嶋宏明,鷲津仁志
    • 学会等名
      トライボロジー会議 2020 秋 別府(オンライン)
  • [学会発表] Analysis of the Stability of Organophosphate Aggregates in Oil by Molecular Dynamics2020

    • 著者名/発表者名
      Kyosuke Kawakita, Yoshiki Ishii, Hiroaki Koshima, Hitoshi Washizu
    • 学会等名
      2020 STLE Tribology Frontiers Virtual Conference, USA
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular Dynamics Simulation of the Chemical Adsorption of Phosphate Esters on Metal Surfaces2020

    • 著者名/発表者名
      Mutsuki Homma, Hiroaki Koshima, Hitoshi Washizu
    • 学会等名
      2020 STLE Tribology Frontiers Virtual Conference, USA
  • [学会発表] パーシステントホモロジーを記述子としたポリマー高次構造の解明と電気特性の回帰予測2020

    • 著者名/発表者名
      清水陽平,黒川貴則,新井大和,鷲津仁志
    • 学会等名
      020年度高分子基礎物性研究会・高分子計算機科学研究会・高分子ナノテクノロジー研究会 合同討論会, オンライン開催
  • [学会発表] Estimation of higher order structure of model polymer using persistent homology and machine learning2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Shimizu, T. Kurokawa , H. Arai , H. Washizu
    • 学会等名
      第 69 回高分子学会年次大会, 福岡
  • [備考] 兵庫県立大学大学院情報科学研究科鷲津研究室

    • URL

      http://washizu.org/lab/index.html

  • [備考] 高分子材料の高次構造を表現する新規手法を大規模分子シミュレーションにより発見

    • URL

      https://www.u-hyogo.ac.jp/outline/media/press/2021/monthly/2021_01.html

  • [備考] スパコンで解き明かす摩擦のシミュレーション学

    • URL

      https://www.youtube.com/watch?v=CeV0bfQ1rP8

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公開日: 2021-12-27  

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