高分子の粘弾性特性に対するミクロからのアプローチ

聚合物粘弹性的微观方法

基本信息

批准号：
10740195
负责人：
川勝年洋
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

高分子の粘弾性特性を記述するにあたり、流動履歴の情報と応力を結びつける構成方程式の妥当なモデルを求めることが重要である。従来は、この構成方程式のモデルとして、Maxwellモデルやダンベル・モデルのような比較的単純なモデルから理論的に計算された構成方程式や、レプテイション理論などの粗視化された現象論モデルに基づいて計算された構成方程式が用いられてきた。本研究では、高分子鎖の経路積分表示と自己無撞着場法を用いた高分子濃厚系の記述法である「密度汎関数法」を動力学に拡張した「動的密度汎関数法」を用いて、高分子鎖濃厚系の粘弾性特性を、モデル構成方程式に頼ることなくシミュレーションする手法の開発を進めた。まず手始めとして、拡散過程が支配的な場合の高分子混合系の相分離過程のシミュレーションのための一般的なプログラムを開発した。次にこのプログラムの高速化のために、より粗視化の程度の高い手法であるGinzburg-Landau法との融合をはかるべく、同一の相分離系に対して動的密度汎関数法とGinzburg-Landau法の挙動を比較し、シミュレーションに必要な誤差の範囲で定量的な一致を確かめた。さらに、高分子濃厚系の粘弾性を取り扱うためのモデルとして、絡み合い点(スリップ・リンク)によってつながれた高分子セグメントの球状の濃度分布(セグメント・クラウド)という描像を用いたモデルを提案し、シミュレーションのためのプロトタイプ・プログラムを作成し、その平衡特性を計算した。これらのモデルをもちいれば、高分子のマクロな流動委特性を、鎖の枝分かれ構造やブロックの配置のようなミクロな情報から計算することが可能となると考えられ高分子粘弾性に対するミクロなアプローチとして非常に有力である。

在描述聚合物的粘弹性特性时，重要的是要找到一个合理的组成型方程模型，该方程将流程历史与应力联系起来。通常，基于粗粒的现象学模型（例如麦克斯韦模型和哑铃模型）计算出的本构方程已被用作该构成方程的模型。在这项研究中，我们开发了一种方法，用于模拟聚合物链富集系统的粘弹性性能，而不依赖于使用“动态密度函数方法”的模型组成方程，这是一种使用聚合物链的路径积分表示聚合物链和自我验证现场方法的解释方法，用于描述聚合物富集系统。首先，我们开发了一个通用程序，用于在扩散过程中占主导地位时在聚合物混合系统中模拟相位分离过程。接下来，为了加快该程序的速度，为了与Ginzburg-Landau方法融合，这是一种具有更高程度的粗粒度的方法，比较了同一相分离系统的动态密度功能方法和Ginzburg-Landau方法的行为，并在需要进行仿真范围内确认了定量协议。此外，作为处理聚合物富含聚合物系统粘弹性的模型，我们提出了一个模型，使用了通过相互交织点（滑动链路）连接的聚合物段的球形密度分布（段云）图像，并为模拟制作了原型程序，并计算了平衡性能。使用这些模型，人们认为可以从微观信息（例如链分支结构和块排列）中计算聚合物的宏观流动特性，从而使其成为聚合物粘弹性的非常强大的微型方法。