接着の分子論とその応用展開

粘附分子理论及其应用进展

• 批准号: 22H00335
• 负责人: 吉澤 一成
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00335/
• 关键词: 接着; 第一原理計算; 量子化学; 水素結合; ファンデルワールス相互作用; 接着界面相互作用; 高分子; 理論化学

接着剤を用いた材料の接合は、溶接に代わる重要な基盤技術であり、次世代の自動車産業や航空産業など多くの先端工業分野で極めて重要である。一方、界面現象としての接着は興味深い基礎研究でもある。金属材料、炭素材料、無機材料などの被着材と高分子との接着において、それらの界面が原子・分子レベルでどのように形成されるのかについての、分子論的理解は必ずしも得られていない。また、接着界面構造がマクロな力学特性に及ぼす影響や、接着界面の破壊挙動や劣化機構の解明も進んでいない。このような背景のもとに、本研究では第一原理計算による接着と分子間相互作用の理論研究を実施し、「接着の分子論」を確立するとともに、その成果を産業界において応用展開する。我々はこれまでに接着面に垂直な力がかけられたときの引張接着力を求める方法を開発し、応用解析を進めてきた。それらの発展として、当該年度には接着面に平行な力がかけられたときのせん断接着力、および接着剤が端点側から引き剥がされたときのはく離接着力を見積もる方法を開発し、種々の表面に対するエポキシ樹脂の接着力を総合解析した。金属銅表面に対するせん断接着応力は、接着面に対し平行に近づく方向の変位であるほど減少し、摩擦力に類似した周期的な挙動を示した。シリカ表面に対するはく離接着力は、エポキシ樹脂の力点が表面から剥がれる過程と垂直に立ち上がったエポキシ樹脂が表面から離れる過程のそれぞれで極大となり、その最大値は引張接着力の約４割だった。この結果はエポキシ樹脂がはく離方向に弱い傾向を定性的に再現した。さらにアルミナ表面におけるエポキシ樹脂と硬化剤DDSの反応過程を分子動力学計算によってアプローチし、接着界面相互作用の解析を第一原理計算によって明らかにした。

Then tonic を い た material の joint は, dissolves に generation わ る important な base plate technology で あ り, next generation の automotive industry や aviation industry な ど more く の apex industrial eset で extremely め て important で あ る. One side, interface phenomenon と と て て て と then と with deep interest と basic research で ある ある. Metal materials, carbon materials, inorganic materials な ど の is the material と polymer と の then に お い て, そ れ ら の interface が atoms, molecules レ ベ ル で ど の よ う に form さ れ る の か に つ い て の, the understanding of the molecular theory は will ず し も must ら れ て い な い. ま た, then the interface structure が マ ク ロ な mechanical characteristics に and ぼ す influence や, then interface の 壊 挙 operation や degradation mechanism の interpret も into ん で い な い. こ の よ う な background の も と に, this study で は first principles calculation に よ る then と intermolecular interactions の theory research を be し, "then の molecular theory" を establish す る と と も に, そ の results を industry に お い て 応 with unwinding す る. I 々 は こ れ ま で に に な vertical force and surface が か け ら れ た と き の led by zhang emphatically を o め る method を open 発 し, 応 use analytic を into め て き た. そ れ ら の 発 exhibition と し て, when the annual に は then parallel to the surface に な force が か け ら れ た と き の せ ん breakout emphatically, お よ び then tonic が endpoint side か ら lead き peel が さ れ た と き の は く see product meet emphatically を も る method を open 発 し, kind of 々 の surface に す seaborne る エ ポ キ シ resin の connect to を 総 combined analytical し た. Metal copper surface に す seaborne る せ ん break then 応 force は, then に し に nearly parallel seaborne づ の く direction - a で あ る ほ ど reduce し, friction に similar し た cycle な 挙 dynamic を shown し た. シ リ カ surface に す seaborne る は く from focus on は, エ ポ キ シ resin の lidian が surface か ら peel が れ る process と vertical に made ち が っ た エ ポ キ が シ resin surface か ら from れ る process の そ れ ぞ れ で greatly と な り, そ の numerical は led by zhang focus on the biggest の about 4 cut だ っ た. The <s:1> に results of エポキシ エポキシ resin が が く く dissociation direction に weak エポキシ tendency を qualitative に reproduction た た. さ ら に ア ル ミ ナ surface に お け る エ ポ キ シ resin と hardening tonic DDS の anti 応 process を molecular dynamics calculation に よ っ て ア プ ロ ー チ し, then the interface interaction の parsing を first principles calculation に よ っ て Ming ら か に し た.

项目成果

Theoretical Study on the Contribution of Interfacial Functional Groups to the Adhesive Interaction between Epoxy Resins and Aluminum Surfaces

界面官能团对环氧树脂与铝表面粘合作用贡献的理论研究

• DOI: 10.1021/acs.langmuir.2c00529
• 发表时间: 2022
• 期刊: Langmuir
• 影响因子: 3.9
• 作者: Nakamura Shin;Yamamoto Satoru;Tsuji Yuta;Tanaka Keiji;Yoshizawa Kazunari
• 通讯作者: Yoshizawa Kazunari

Homogeneous catalyst modifier for alkyne semi-hydrogenation: systematic screening in an automated flow reactor and computational study on mechanisms

炔烃半加氢均相催化剂改性剂：自动流动反应器中的系统筛选和机理计算研究

• DOI: 10.1039/d2re00147k
• 发表时间: 2022
• 期刊: Reaction Chemistry & Engineering
• 影响因子: 3.9
• 作者: Asano Shusaku;Adams Samuel J.;Tsuji Yuta;Yoshizawa Kazunari;Tahara Atsushi;Hayashi Jun-ichiro;Cherkasov Nikolay
• 通讯作者: Cherkasov Nikolay

Mechanistic study on reduction of nitric oxide to nitrous oxide using a dicopper complex

二铜配合物将一氧化氮还原为一氧化二氮的机理研究

• DOI: 10.1039/d2dt00275b
• 发表时间: 2022
• 期刊: Dalton Transactions
• 影响因子: 4
• 作者: Kametani Yohei;Abe Tsukasa;Yoshizawa Kazunari;Shiota Yoshihito
• 通讯作者: Shiota Yoshihito

Synthesis and Reactivity of Cobalt?Dinitrogen Complexes Bearing Anionic PCP-Type Pincer Ligands toward Catalytic Silylamine Formation from Dinitrogen

带有阴离子PCP型钳配体的钴二氮配合物的合成及其催化二氮生成甲硅烷胺的反应活性

• DOI: 10.1021/acs.inorgchem.2c00234
• 发表时间: 2022
• 期刊: Inorganic Chemistry
• 影响因子: 4.6
• 作者: Kuriyama Shogo;Wei Shenglan;Tanaka Hiromasa;Konomi Asuka;Yoshizawa Kazunari;Nishibayashi Yoshiaki
• 通讯作者: Nishibayashi Yoshiaki

C(sp3)-H bond activation by the carboxylate-adduct of osmium tetroxide (OsO4)

四氧化锇 (OsO4) 的羧酸盐加合物活化 C(sp3)-H 键

• DOI: 10.1039/d1dt03819b
• 发表时间: 2022
• 期刊: Dalton Transactions
• 影响因子: 4
• 作者: Tomohiro Fujimoto;Yuka Hirata;Hideki Sugimoto;Mayuko Miyanishi;Yoshihito Shiota;Kazunari Yoshizawa;Shinobu Itoh
• 通讯作者: Shinobu Itoh