Multiscale Simulation of Polymer Degradation: From Molecular Dynamics to Macroscopic Properties

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当該研究課題「高分子劣化のマルチスケールシミュレーション: 分子ダイナミクスから物性変化まで」に関して，当初の研究遂行計画に対して非常に順調に進展している．これまでに，マルチスケールシミュレーションの根幹を成すメソスケールダイナミクスを表現する粗視化分子動力学に関して，長時間ダイナミクスの計算に実績のある粗視化Kremer-Grestモデル上で高分子劣化を表現することができるよう拡張することに成功した．具体的には，高分子劣化のミクロな反応速度論で得られている各種反応時定数に即して，高分子鎖の切断や架橋といった形態変化の素過程を適宜挿入することによって高分子劣化のメソスケールシミュレーションを実現させることができた．高分子の主要な劣化機構はラジカルを介した酸化劣化であり，その反応機構に複数の分子間反応が含まれることから，酸化劣化は本質的に空間的に不均一な現象であると考えられている．本研究でも，切断サイトの空間不均一性を確認することができた，さらには，その程度は劣化反応速度と分子運動の時間スケールのバランスから決定づけられていることを明らかにした．今後はその不均一構造を如何に定量的に評価するかに関して検討を進めていく．