2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノ粒子分散高分子系における流動誘起ゲル化の分子機構の解明
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25410224
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
古賀 毅 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80303866)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ゲル化 / 剪断流 / コロイド分散系 / 会合性高分子 / 分子動力学 / クレイ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，申請者が発展させてきた「組み替えネットワーク理論」と分子動力学(MD)シミュレーション法をナノ粒子が分散した高分子系に適用し，流動誘起ゲル化，及びそれに伴う劇的なシア・シックニング現象の分子機構を解明し，その制御を行う理論的基礎を構築することを目的とする．
平成２６年度は，(1)球状粒子と複数の会合基を有する会合性高分子の混合系と(2)円盤状のクレイ粒子と会合性高分子の混合系の構造形成とレオロジーに関する研究を行った．
(1)平成26年度までに，平衡状態でのゾル・ゲル転移点近傍で定常剪断流動下でのシミュレーションを行い，流動誘起ゲル化の再現に成功していた．本年度は，この系のネットワーク形成機構の詳細を解明することを目的として，流動誘起により形成されるネットワークの分岐数を計算した．その結果，剪断断速度の増加とともに分岐数も増加することが分かった．これから，ニュートン領域では高分子鎖のほとんどが孤立して存在しており，剪断流の大きくなるとともに構造の分岐数が増加し，ネットワーク形成が促進されてシア・シックニング現象が起こることが分かった．
(2)円盤状クレイ粒子/高分子混合系の剪断流動下でのクレイ粒子の配向状態を研究するために，本年度は円盤状粒子を取り扱うことのできるシミュレーションプログラムの開発を行った．従来の回転楕円体や球の一部をカットしたモデルでは，粒子のアスペクト比が極端に違う場合のみしか取り扱うことができなかったが，本年度我々が新たに開発した計算スキームでは，あらゆるアスペクト比の物体を厳密に取り扱うことができる．本年度はこの方法を用いて，棒状から円盤状まで連続的に粒子形状を変化させたときのネマチック相やコラムナー相の濃度依存性を調べた．来年度は，この知見を基に円盤状粒子/高分子混合系の構造形成とレオロジーのダイナミクスに関する研究を行う予定である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画では，(1)球状粒子と複数の会合基を有する会合性高分子の混合系と(2)円盤状クレイ粒子と会合性高分子の混合系に関する構造形成とレオロジーに関する研究を行う予定であった．(1)についてはほぼ研究が終了し，(2)についても平衡状態に関しての研究まで終了しているので，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
上記したように，現在まで本研究計画は順調に進展してきているので，今後も当初の計画通りに研究を推進する予定である．
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