Fundamental characterization of Carbon Nano Flexible Shafts by the molecular dynamics method

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本研究では，カーボンナノチューブ(CNT)をナノ空間における柔軟な回転伝達軸を想定したカーボンナノフレキシブルシャフト（CNFS）という新しいナノ構造部材として応用する前段階として，分子動力学法による原子シミュレーションを実施する．具体的には，分子動力学法を用いて，CNTの内層を曲げた状態で両端を固定することにより軸受けとしての役割を担わせるとともに，外層部分に回転を伝達させるようなシミュレーションを実施することで，CNFSを想定した動的なシミュレーションにより回転伝達に関する基礎的特性を評価する．令和４年度は，直線形状の多層CNTを対象として，１つの層のみに回転を与える分子動力学シミュレーションを実施して回転変形挙動について評価した．その結果，CNTの一端に回転を与えた場合には回転時にわずかな振動が生じること，回転速度が大きいと温度が上昇してしまうこと，回転による他の層への影響は少ないことなどを明らかにした．また，CNTの曲げ変形時において発生する円筒形状が崩れるような局部座屈について検討するため．多層CNTの両端の軸をずらすような条件で曲げ変形が生じるような分子動力学シミュレーションプログラムを実装した．実装した分子動力学シミュレーションを用いて，CNTの層数や長さなどの原子構造の異なる多層CNTを対象として変形挙動に違いについて検討することで，CNTの曲げ状態での構造安定性に関する知見を深めた．