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

从分子结构角度研究时间-温度转换定律的有效性以及MD分析长期寿命预测方法的发展

• 批准号: 19KK0363
• 负责人: 坂井 建宣
• 金额: $ 9.73万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020 至 2023
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19KK0363/
• 关键词: 分子動力学シミュレーション; 粘弾性力学; 時間－温度換算則; ナノインデンテーション; クリープ; 高分子材料

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。

The time-temperature conversion is based on viscosity theory, free volume theory and viscosity theory. This year, the molecular dynamics system has been developed to determine the temperature dependence of the free volume, the time-temperature conversion of the free volume, and the time-temperature conversion of the free volume. The main causes of this phenomenon are: the influence of temperature, the influence of density change (free volume change), and the influence of temperature change. This year, the molecular dynamics system is in operation, and the molecular dynamics system is in operation. The results of molecular dynamics analysis are discussed in detail. Materials with different molecular weights and different molecular weight distributions are tested for molecular weight dependence. The relationship between molecular weight and molecular weight is considered. The results are different. The literature survey includes re-examination. The molecular dynamics model was developed to simulate the molecular dynamics model. The effect of crystallization on molecular dynamics is necessary.

项目成果

異なる分子量分布を有するPEの分子シミュレーションによる力学的評価

使用不同分子量分布的 PE 的分子模拟进行机械评估

• 发表时间: 2021
• 作者: 鵜﨑 賢一;矢菅 晶太;田井 明;齋田 倫範;池畑 義人;興雄司;佐藤 極，坂井 建宣
• 通讯作者: 佐藤 極，坂井 建宣

MD Simulation of Time-Temperature Superposition Principle of Polypropylene

聚丙烯时温叠加原理的MD模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuan Shihong;Kensuke Kageyama;Takenobu Sakai
• 通讯作者: Takenobu Sakai

分子動力学法による時間－温度換算則の現象解明

用分子动力学方法阐明时间-温度转换规律现象

• 发表时间: 2021
• 作者: 小幡ナシム;吉岡宏晃;山方 恒宏;坂井建宣，眞野彩子，元師弘
• 通讯作者: 坂井建宣，眞野彩子，元師弘

Time-temperature superposition principle of polyethylene by molecular dynamics simulation

分子动力学模拟聚乙烯时温叠加原理

• 发表时间: 2021
• 作者: Takenobu Sakai;Ayako Mano;Marko Bek;Alexandra Aulova;Kensuke Kageyama
• 通讯作者: Kensuke Kageyama

ポリエチレンにおける時間-温度換算則の現象の解明

聚乙烯中时间-温度转换规律现象的阐明

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本複合材料学会誌
• 作者: 元師弘;眞野彩子;蔭山健介;坂井建宣
• 通讯作者: 坂井建宣