• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実績報告書

超高速化量子分子動力学法に基づくマルチレベルトライボロジーシミュレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20226005
研究機関東北大学

研究代表者

宮本 明  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 教授 (50093076)

研究分担者 三浦 隆治  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (00570897)
鈴木 愛  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (40463781)
畠山 望  東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 准教授 (50312666)
高羽 洋充  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80302769)
研究期間 (年度) 2008-05-12 – 2013-03-31
キーワードマルチレベル / 量子分子動力学 / トライボケミカル / シミュレータ / 摩擦
研究概要

高信頼性・低環境負荷の自動車・機械装置の開発には、高機能かつ無リン・無硫黄の潤滑添加剤・磨耗防止剤が必要とされており、その効果的な研究開発のために、ナノ摩擦界面における被膜形成過程などトライボケミカル反応の解明手法の確立が切望されている。本研究では、超高速化量子分子動力学法の開発によって、量子論に基づいたミクロとメソ、マクロなど各レベルのトライボロジーシミュレータを統合した世界初の「マルチレベルトライボロジーシミュレータ」を実現し、新規研究領域の開拓を目的とする。平成24年度は、(1)超高速化量子分子動力学法プログラムの開発と検証、(2)実在系添加剤の基油存在下におけるトライボケミカル反応の実験融合シミュレーション、(3)メソ・マクロレベル摩擦摩耗シミュレータの開発と応用、を行った。(1)については、昨年度に引き続いて、超高速化量子分子動力学法の一連の計算の流れを自動化するプログラムの開発を行った。応用研究を実施しながら検証を行うことにより、更なるプログラムおよびパラメータの精密化を進めた。(2)については、基油としてポリアルファオレフィン(PAO)、添加剤として高級脂肪酸や極圧剤のジアルキルジチオリン酸亜鉛(ZnDTPあるいはZDDP)から生成されるリン酸亜鉛について検討を行った。(3)については、実験との連携を可能とするために必要となる、実時間に対応する高速なメソ・マクロレベル摩擦摩耗シミュレータを,計算負荷の小さなキネティック・モンテカルロ法に基づき開発した。これに、超高速化量子分子動力学法計算による摩擦面の物性を導入することで、実験融合マルチレベルトライボロジーシミュレータが完成した。トライボロジー実験研究において世界的な第一人者であるリヨン工科大学のJean Michel Martin教授と共同で応用研究を行い、シミュレーションの有用性を確認した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Antiwear Chemistry of ZDDP: Coupling Classical MD and Tight-Binding Quantum Chemical MD Methods (TB-QCMD)2013

    • 著者名/発表者名
      Tasuku Onodera,Jean Michel Martin, Clotilde Minfray, Fabrice Dassenoy, and Akira Miyamoto
    • 雑誌名

      Tribol. Lett.

      巻: 50 ページ: 31-39

    • DOI

      DOI:10.1007/s11249-012-0063-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Chemical Molecular Dynamics Study of the Water–Gas Shift Reaction on a Pd/MgO(100) Catalyst Surface2013

    • 著者名/発表者名
      Farouq Ahmed et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 5051-5066

    • DOI

      10.1021/jp310946x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anti-wear Chemistry of ZDDP and Calcium Borate Nano-additive. Coupling Experiments, Chemical Hardness Predictions, and MD Calculations2013

    • 著者名/発表者名
      Jean Michel Martin et al.
    • 雑誌名

      Tribology Letters

      巻: 50 ページ: 95-104

    • DOI

      10.1007/s11249-013-0108-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electronic and Atomistic Roles of Cordierite Substrate in Sintering of Washcoated Catalysts for Automotive Exhaust Gas Emissions Control: Multi-scale Computational Chemistry Approach based on Ultra-Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics Method2012

    • 著者名/発表者名
      Akira Miyamoto et al.
    • 雑誌名

      SAE Technical Paper

      巻: 2012-01-1292 ページ: -

    • DOI

      10.4271/2012-01-1292

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Friction Reduction Mechanism of Hydrogen- and Fluorine-Terminated Diamond-Like Carbon Films Investigated by Molecular Dynamics and Quantum Chemical Calculation2012

    • 著者名/発表者名
      Shandan Bai et al.
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 116 ページ: 12559-12565

    • DOI

      10.1021/jp300937n

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation for Sintering of Electrocatalysts and Its Effect on Voltage Drops in High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cells (HT-PEMFC)2012

    • 著者名/発表者名
      Ai Suzuki et al.
    • 雑誌名

      International Journal of Hydrogen Energy

      巻: 37 ページ: 18272-18289

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2012.09.016

    • 査読あり
  • [学会発表] Next Generation Automotives: Goal of the National Project in Japan2013

    • 著者名/発表者名
      Akira Miyamoto
    • 学会等名
      5th ELyT Lab Workshop
    • 発表場所
      Zao, To-o-gatta
    • 年月日
      20130117-20130120
    • 招待講演
  • [学会発表] Multi‐Scale, Multi‐Physics Computational Methods based on Ultra‐Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics for the Design of Industrial Nanomaterials2012

    • 著者名/発表者名
      Akira Miyamoto et al.
    • 学会等名
      ICEAN 2012
    • 発表場所
      Mercure Hotel, Brisbane, Australia
    • 年月日
      20121022-20121025
    • 招待講演
  • [学会発表] 物性推算のなかの分子シミュレーション-東北大学での研究を振り返って-2012

    • 著者名/発表者名
      宮本 明
    • 学会等名
      化学工学会第44回秋季大会
    • 発表場所
      東北大学、仙台
    • 年月日
      20120919-20120921
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Experiments Integrated Multi-Scale, Multi-Physics Computational Methods Based on Ultra-Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics for Nanoskeleton TiO2 Synthesis for Microgravity Experiments2012

    • 著者名/発表者名
      Akira Miyamoto et al.
    • 学会等名
      ZMPC 2012
    • 発表場所
      Aster Plaza, Hiroshima
    • 年月日
      20120728-20120801
  • [学会発表] Experiments Integrated Modeling of TiO2 Nanoskeleteon and Its Application by Computational Chemistry2012

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Hatakeyama et al.
    • 学会等名
      ZMPC 2012
    • 発表場所
      Aster Plaza, Hiroshima
    • 年月日
      20120728-20120801
  • [学会発表] Development and Application of Micro-Meso-Macro Multi-scale Simulator Based on Quantum Molecular Dynamics for Automotive Catalysts2012

    • 著者名/発表者名
      Akira Miyamoto et al.
    • 学会等名
      15th International Congress on Catalysis
    • 発表場所
      International Congress Centre, Munich, Germany
    • 年月日
      20120701-20120706
  • [学会発表] Method, Accuracy and Performance of Ultra-Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics for Heterogeneous Catalysts2012

    • 著者名/発表者名
      Akira Miyamoto et al.
    • 学会等名
      ICTAC-14
    • 発表場所
      Golden Tulip Standhotel, Vlissingen, The Netherlands
    • 年月日
      20120626-20120630
  • [学会発表] カーボン担持コアシェル触媒の超高速化量子分子動力学シミュレーション2012

    • 著者名/発表者名
      畠山 望
    • 学会等名
      第19回燃料電池シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀、東京
    • 年月日
      20120516-20120517
  • [学会発表] Theoretical Prediction of Thermal Sintering and Grain Growth of Noble Metal Catalysts (Ru, Pt, Pd and Rh) Supported on CeO22012

    • 著者名/発表者名
      Ai Suzuki et al.
    • 学会等名
      IACIS 2012
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai
    • 年月日
      20120513-20120518
  • [学会発表] Electronic and Atomistic Roles of Cordierite Substrate in Sintering of Washcoated Catalysts for Automotive Exhaust Gas Emissions Control: Multi-scale Computational Chemistry Approach based on Ultra-Accelerated Quantum Chemical Molecular Dynamics Method2012

    • 著者名/発表者名
      Akira Miyamoto et al.
    • 学会等名
      SAE 2012 World Congress & Exhibition
    • 発表場所
      Cobo Center, Detroit, USA
    • 年月日
      20120424-20120426
  • [学会発表] 電池をささえるコンピュータ・シミュレーション技術

    • 著者名/発表者名
      宮本 明
    • 学会等名
      日本セラミックス協会資源・環境関連材料部会講演会
    • 発表場所
      東京都立産業技術研究センター
    • 招待講演
  • [学会発表] 産業革新のための実践的コンピュータ化学~低炭素技術への応用

    • 著者名/発表者名
      宮本 明
    • 学会等名
      低炭素社会基盤材料融合研究センター第3回ワークショップ
    • 発表場所
      東北大学金属材料研究所、仙台
    • 招待講演
  • [備考] 東北大学宮本研究室

    • URL

      http://www.aki.che.tohoku.ac.jp/gyouseki_top.htm

URL: 

公開日: 2014-07-24  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi