分子構造からみた時間－温度換算則の妥当性とMD解析による長期寿命予測法の開発

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時間－温度換算則のもとになる粘弾性理論において、自由体積は粘性に寄与することが知られている。本年度は分子動力学シミュレーションにより得られた自由体積の変化の温度依存性について明らかにし、自由体積の変化においても時間－温度換算則（チャルマース工科大学による自動化された時間－温度換算則法）を適用することで、時間－温度換算則に及ぼす影響の中で自由体積の割合を明らかにした。この要因が明らかになることで、温度の影響と、温度による密度変化（自由体積変化）の影響を分けて考えることが可能になると考えている。今年度はポリエチレンだけでなくポリプロピレンについても分子動力学シミュレーションを行い、ポリエチレンとポリプロピレンが示す粘弾性挙動が異なる原因について、分子の動きなどから明らかにすることができた。分子動力学シミュレーションの結果の妥当性検討のためのナノインデンテーション試験については、様々な押し込み深さの実験を行うことで、分子動力学シミュレーションと同等の弾性率が得られる条件が得られた。また分子量が異なる材料および分子量分布が異なる材料についてもナノインデンテーション試験を行っており、押し込み挙動の分子量依存性も明らかにしている。しかし分子量と押し込み挙動の関係が予想した結果と異なっており、文献調査を含めて再検討が必要である。また、分子動力学シミュレーションによるナノインデンテーション試験の再現は未だ行えておらず、早急に対応する必要がある。また、実験では結晶化の影響がないポリスチレンを用いて行っており、分子動力学シミュレーションにおいても同様にポリスチレンを対象とした解析が必要となっている。