2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26288059
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
増渕 雄一 名古屋大学, ナショナルコンポジットセンター, 教授 (40291281)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 哲也 名古屋大学, ナショナルコンポジットセンター, 助教 (40610027)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | レオロジー / 高分子 / シミュレーション / 分子摩擦 / 非線形粘弾性 / ダイナミクス / 粘度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は配向/伸長状態における高分子の分子摩擦を調べることを目的として行なっている．種々の高分子液体は成形加工時や利用時に分子の緩和よりも速い流れ（高速流動）にさらされる．よって高分子材料開発にはそこでの分子運動の理解が重要である．我々は近年，高速流動下での配向/伸長状態で分子摩擦が大きく減少する場合があることを発見している．これは未知の非線形現象で，高分子ダイナミクスの記述の根幹に関わる．本研究では１）ポリスチレン，ポリイソプレンに対する流動実験，２）分子動力学計算，によって高分子の摩擦の性質を調べ，現象を分子論的に理解することを目論んでいる．また汎用の粗視化モデルを構築して高速流動下でのダイナミクスを予測することも目標としている．
昨年度までにポリスチレン(PS)，ポリイソプレン(PI)，ポリノルマルブチルアクリレート(PnBA)の結果を解析した．PS, PIは配向状態において分子摩擦の低下を示し．その低下の様相は本質的に同様であった．しかしPnBAについては他の２種の高分子とは全く異なる挙動を示し，分子摩擦の低下が起きないと推測された．このことは高分子の構造が関与していることを示唆する．分子の構造の効果を調べるため，長鎖分岐があるPSで検討したところ，摩擦の低下は起きているものの直鎖分子にくらべてその発現が限定的であることがわかった．これは分岐鎖特有の緩和機構によるものであることが判明した．
本年度は研究代表者である増渕が異動したため，実験系の再構築と再起動に資源を投入せざるを得なかった．その中で分子量分布の効果を調べたところ，分子量が小さい場合は高分子溶液と同じく分子摩擦の低下が阻害されることが確認された．また工業的に重要な二軸伸長流動場で調べたところ，一軸伸長場と比較すると弱いものの，一定程度の配向伸長状態が達成されれば摩擦の低下が起きることが示唆された．
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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
オーストラリアのモナシュ大学およびデンマークのデンマーク工科大学との協力関係が構築できたため，得られるデータの質と量が大幅に改善されている．さらに京都大学，山形大学とも連携を行なっている．この国際的な協力関係により，計画になかったポリノルマルブチルアクリレートの解析などが実施できており，計画以上に研究は広がりを見せている．逆に，このような研究の進展によって検討すべき課題が増加しており，それらを満足に検討できていない．特に研究代表者である増渕が異動したことによって研究体制の再構築と実験系の再立ち上げを行わなければならなかった．
上記のように，研究内容自体は当初予定よりも広がりと深まりを見せているが，研究の実施面では必ずしも十分とは言えない状態にある．これらを勘案して上記の評価とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も従来の方針に沿って進める．ただし研究代表者の異動によって研究環境が十分とはいえなくなった．実験装置の購入において当初予定とは異なる装置が手当されているのはこれを一部補うためである．また人的な資源も削減を余儀なくされたため，国内外の協力先との連携をより密に進め，情報交換を行いながら効率的に研究を推進する．
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| Causes of Carryover |
本年度は研究代表者の増渕の異動があった．このことは昨年度途中から分かっていたため，昨年度の基金分を繰り越して今年度の異動先での研究環境の再立ち上げに充当してきた．具体的には不足している実験機器の購入などである．異動から１年が経過しているが，人的な資源が不足していることと，研究代表者のグループに対する実験用スペースが未だ定まらない状態であること等から，環境整備が本年度中に終わらなかった．このような理由で，基金分に繰越し額が生じている．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上述したように，本研究を実施するための環境の整備は途上である．繰り越し分を次年度分と合わせて，必要な実験機器および消耗品を手当し，目論見通りに研究が遂行できるようにする．
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