アモルファス物質の特異なレオロジー・変形機構に対する理論的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15607012
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小貫 明 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90112284)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 光 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (60335297) ; 山本 量一 京都大学, 大学院・理学研究科, 講師 (10263401)
• Keywords: アモルファス / レオロジー / 変形 / 理論 / シミュレーション / プラスチック / 転移 / せん断

Research Abstract

小貫は粗視化したモデルを使い固体の非線形の塑性変形の動的モデルを構築して解析的・数値的に解析した。この理論では固体に大きなせん断変形を与えると、1)まず刃状転位が対で現れ固体中に切れ目が生じ、2)いわゆるPlastic流の領域では大量の刃状転位が自発的に生ずる。ここでは変位と塑性変形がshear bandと呼ばれる狭い領域に集中する傾向がありbandの厚みは徐々に成長していく。このような転位が大量発生した非平衡状態は非常に長い寿命をもっていて、無定形物質やガラス状の物質のような結晶秩序の著しくみだれた非平衡状態と本質的に同じであると考えている。またこの動的モデルにわずかの粒子間の間隙(free volume)を表す自由度を導入すると、間隙の拡散的移動により上記日平衡状態の遅い緩和(ageing)が起こる。この側面の研究はこれからの課題である。
山本は大規模な分子動力学シミュレーションを行い、単原子からなるモデル液体と、絡み合いのある比較的長い鎖からなる高分子メルトのダイナミクスとレオロジーを調べた。前者の場合については大きなせん断速流の下でも過冷却液体の微視的なダイナミクスが等方性を失わないことを示すことに、後者については世界で初めてシミュレーションによって直接絡み合い点を可視化することに成功した。アモルファス物質の微視的な変形機構の理解については今後の課題とする。

Research Products

• [Publications] A.Onuki: "Plastic flow in two-dimensional solids"Physical Review E. 68. 061502-1-061502-17 (2003)
• [Publications] A.Onuki: "Nonlinear strain theory of plastic flow in solids"Journal of Physics : Condensed Matter. 15. S891-S901 (2003)
• [Publications] A.Onuki: "Liquid Crystals in Electric Field"Journal of the Physical Society of Japan. 73. 511-514 (2004)