|
本研究課題では、ゲルアクチュエータにおける高分子ゲルの材料設計を行うために、その作動のプロセスを扱うためのモデルとシミュレーションの研究を行う。具体的には、高分子の粗視化モデルを用いてゲルについてモデル化を行い、シミュレーションを実施し、そのシミュレーションの結果からゲルを構成する高分子鎖と液体のダイナミクスについての解析を行う。2年間の研究期間の中の２年目は、実験の情報を組み入れたゲルのモデル化を行ない、膨潤・収縮のダイナミクスに関する研究を行った。その具体的内容について以下に示す。
昨年は、DPD 法を基にした高分子粗視化モデルの上で架橋させた構造を作成し、高分子相と溶媒相に分離した構造において、溶媒粒子と高分子の各粒子との間の相互作用パラメータを変えることで、膨潤・収縮状態を記述するモデルを構築した。この相互作用パラメータは、昨年度はsin型の関数で仮想的に変化させて、BZ反応を模しており、実験との乖離が大きかった。そこで、2年目は、自励振動ゲルにおけるBZ反応を色の変化として実験的に捕らえ、この情報を元にBZ反応の状態変化を再現したモデルとして、シミュレーションを実施した。
実験では、収縮状態から膨潤状態へ、膨潤状態から収縮状態の各変化の際のBZ反応自体が、前者がかなり早く進むのに対して、後者がゆっくりと起こっている。この情報を取り入れてシミュレーションすることで、より現実的なシミュレーションを行うことができた。自励振動ゲルの分子設計について、膨潤・収縮のレスポンスとして、ゲルの変化がBZ反応に対して追随できるかどうかという点から、現時点のものは初期のものに比べて進化している。この追随できているかどうかということにおいて、シミュレーション結果から最近のものは、よりレスポンスのよいゲルになっていることを説明することができた。
|
