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2023 年度 実績報告書

会合性高分子の分子運動理論とその実証:絡み合い緩和モードに対する解離平衡の影響

研究課題

研究課題/領域番号 21H01986
研究機関京都大学

研究代表者

松宮 由実  京都大学, 化学研究所, 准教授 (00378853)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード会合性高分子 / レオロジー / ダイナミクス
研究実績の概要

枝鎖端に長寿命の会合基を持つ、絡み合いのない4本枝の星型鎖について、ビーズ-スプリング解析を行い、一段階ひずみ下での非線形応力緩和挙動を調べた。解析では、一部のステッカーがひずみによって破壊され、星型鎖の非常に速い固有運動が活性化される。この速い過程では、破壊されたステッカーと破壊されていないステッカーが、それぞれ可動ビーズと不動ビーズとして扱われる。この固有運動は、不動ビーズからの拘束によって許容される範囲内で、鎖のコンフォメーションを平均化/平衡化させ、破壊されたステッカーは固有運動の後に再形成される。このように、星型鎖はひずみによってアフィン的に変形するが、この変形したコンフォメーションは、ひずみによって誘発されたステッカーの破壊と、それに続くコンフォメーションの平均化とステッカーの再形成によって、さらに調整される。このように調整された初期コンフォメーションに対して、ビーズスプリング解析による緩やかな緩和過程(無傷のステッカーと再形成されたステッカーに支配される)と自由エネルギー解析を組み合わせたところ、星型鎖は中程度のひずみ下では緩和弾性率の時間ひずみ分離可能な減衰を示すが、大きなひずみ下では均一な変形が不安定になる(おそらく系が降伏する)ことが示唆された。これらの解析結果は、末端会合性テトラポリエチレングリコール星型鎖の過渡ゲルについて行った予備実験と良好に比較された。さらに、解析結果を会合性直鎖の過渡ゲルに拡張し、トポロジー的に異なるバックボーンを持つ星型鎖と直鎖の過渡ゲルの違いや類似性について議論した。

現在までの達成度 (段落)

令和5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

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] 中国科学院, 長春応用化学研究所(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      中国科学院, 長春応用化学研究所
  • [雑誌論文] Nonlinear Stress Relaxation of End-Associative Star Chain. 1. Behavior Under Single-Step Strain2024

    • 著者名/発表者名
      ZHANG; J. TANG; Q. CHEN; Y. KWON; Y. MATSUMIYA; H. WATANABE
    • 雑誌名

      Nihon Reoroji Gakkaishi (J. Soc. Rheol. Jpn.)

      巻: 52 ページ: 123~141

    • DOI

      10.1678/rhoelogy.52.123

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonlinear Stress Relaxation of End-Associative Star Chain. 2. Behavior Under Double-Step Strain2024

    • 著者名/発表者名
      ZHANG; J. TANG; Q. CHEN; Y. KWON; Y. MATSUMIYA; H. WATANABE
    • 雑誌名

      Nihon Reoroji Gakkaishi (J. Soc. Rheol. Jpn.)

      巻: 52 ページ: 143~160

    • DOI

      10.1678/rhoelogy.52.143

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rouse Analysis of Nonlinear Rheology of Unentangled Polymer Melts under Fast Shear: Viscoelastic Response to Superposed Oscillatory Strain2023

    • 著者名/発表者名
      Matsumiya Yumi、Sato Takeshi、Chen Quan、Watanabe Hiroshi
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 56 ページ: 2930~2938

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.3c00005

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] non universal features in polymer dynamics2024

    • 著者名/発表者名
      Yumi Matsumiya
    • 学会等名
      The 6th seminar of the JNNFM+JoR+RA seminar series
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Rheo-dielectric Behavior of Unentangled Poly(butylene oxide) under Steady Shear: Non-equilibrium Parameters at the Onset of Nonlinearity2023

    • 著者名/発表者名
      Yumi Matsumiya; Takeshi Sato; Quan Chen; Hiroshi Watanabe
    • 学会等名
      8th Pacific Rim Conference on Rheology 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] Rheo-dielectric Behavior of Unentangled Poly(butylene oxide) under Steady Shear: Non-equilibrium Parameters at the Onset of Nonlinearity2023

    • 著者名/発表者名
      Yumi Matsumiya; Takeshi Sato; Quan Chen; Hiroshi Watanabe
    • 学会等名
      19th International Congress on Rheology
    • 国際学会
  • [学会発表] 束縛解放時間の非普遍性 -化学構造依存性-2023

    • 著者名/発表者名
      松宮由実; 渡辺宏
    • 学会等名
      第71回レオロジー討論会
  • [図書] 食品分散系の制御技術と応用2024

    • 著者名/発表者名
      松宮由実
    • 総ページ数
      311
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781317977

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公開日: 2024-12-25  

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