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

基本信息

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

项目摘要

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。

使用粘合剂连接材料是替代焊接的重要基础技术，在下一代汽车和航空工业等许多先进工业领域中极其重要。另一方面，粘附作为一种界面现象也是一个有趣的基础研究课题。当将聚合物粘合到金属材料、碳材料和无机材料等被粘物时，不一定能够在原子和分子水平上获得对这些界面如何形成的分子理解。此外，在阐明粘合界面结构对宏观力学性能的影响以及粘合界面的断裂行为和劣化机制方面尚未取得进展。基于这一背景，本研究将利用第一性原理计算对粘附和分子间相互作用进行理论研究，建立“粘附的分子理论”，并将其成果应用于工业。我们开发了一种方法来确定施加垂直于粘合表面的力时的拉伸粘合力，并进行了应用分析。作为这些发展的一部分，在回顾的财政年度，我们开发了一种方法，用于估算施加平行于粘合表面的力时的剪切粘合力，以及从端点侧剥离粘合剂时的剥离粘合力对环氧树脂与表面的附着力进行了综合分析。随着位移变得更加平行于粘附表面，金属铜表面上的剪切粘附应力降低，表现出类似于摩擦力的周期性行为。在环氧树脂力点从表面剥离的过程以及垂直上升的环氧树脂从表面分离的过程中，对二氧化硅表面的剥离附着力达到最大值，其最大值约为40%的拉伸粘附力。该结果定性地再现了环氧树脂在剥离方向上变弱的趋势。此外，利用分子动力学计算探讨了环氧树脂与氧化铝表面硬化剂DDS之间的反应过程，并利用第一性原理计算阐明了粘合界面相互作用。

项目成果

期刊论文数量（19）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

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

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

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

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吉澤一成其他文献

分子動力学計算による樹脂-界面の接着に関する研究

利用分子动力学计算研究树脂界面粘附力

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
瀬本貴之;山内毅;吉澤一成;瀬本貴之・山内毅・吉澤一成
通讯作者：
瀬本貴之・山内毅・吉澤一成

X-ray structure and action mechanism of molecular chaperone-like reactivating factor for coenzyme B12-dependent diol dehydratase International Interdisciplinary Conference on Vitamins

辅酶B12依赖性二醇脱水酶分子伴侣样活化因子的X射线结构和作用机制国际维生素跨学科会议

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kawata M;Kinoshita K;Takahashi S,Ogura K;Komoto N;Yamanishi M;Tobimatsu T;Toraya T;Hosokawa N et al.;N.Shibata;K.Mori;虎谷哲夫;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Toraya;小倉謙一;小倉謙一;森光一;森光一;柴田直樹;柴田直樹;虎谷哲夫;西木恒雄;西木恒雄;吉澤一成;稗田直樹;森光一;森光一;稗田直樹;吉澤一成;西木恒雄;西木恒雄;Toraya T;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫;森光一;森光一;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫;虎谷哲夫;Y. Hosokawa;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Toraya;虎谷哲夫;T. Toraya
通讯作者：
T. Toraya

How a damagedc of actor is released from a coenzyme B12 dependent enzyme: Crystal structures of diol dehydratase-reactivating factor

受损的演员如何从辅酶 B12 依赖性酶中释放出来：二醇脱水酶重新激活因子的晶体结构

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kawata M;Kinoshita K;Takahashi S,Ogura K;Komoto N;Yamanishi M;Tobimatsu T;Toraya T;Hosokawa N et al.;N.Shibata;K.Mori;虎谷哲夫;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Toraya;小倉謙一;小倉謙一;森光一;森光一;柴田直樹;柴田直樹;虎谷哲夫;西木恒雄;西木恒雄;吉澤一成;稗田直樹;森光一;森光一;稗田直樹;吉澤一成;西木恒雄;西木恒雄;Toraya T;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫;森光一;森光一;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫;虎谷哲夫;Y. Hosokawa;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Toraya;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Tobimatsu;K. Mori;N. Hieda;K. Obayashi;N. Shibata
通讯作者：
N. Shibata

B12 補酵素関与ジオールデヒドラターゼの精密触媒機構:ラジカル転移における活性部位残基の役割

B12 辅酶参与的二醇脱水酶的精确催化机制：活性位点残基在自由基转移中的作用

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kawata M;Kinoshita K;Takahashi S,Ogura K;Komoto N;Yamanishi M;Tobimatsu T;Toraya T;Hosokawa N et al.;N.Shibata;K.Mori;虎谷哲夫;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Toraya;小倉謙一;小倉謙一;森光一;森光一;柴田直樹;柴田直樹;虎谷哲夫;西木恒雄;西木恒雄;吉澤一成;稗田直樹;森光一;森光一;稗田直樹;吉澤一成;西木恒雄;西木恒雄;Toraya T;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫;森光一;森光一;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫
通讯作者：
虎谷哲夫

酵素ハンドブック(共著者多数のため、本人担当分の抽出不能)

酶手册（由于合著者众多，无法提取作者本人负责的信息）

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kawata M;Kinoshita K;Takahashi S,Ogura K;Komoto N;Yamanishi M;Tobimatsu T;Toraya T;Hosokawa N et al.;N.Shibata;K.Mori;虎谷哲夫;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Toraya;小倉謙一;小倉謙一;森光一;森光一;柴田直樹;柴田直樹;虎谷哲夫;西木恒雄;西木恒雄;吉澤一成;稗田直樹;森光一;森光一;稗田直樹;吉澤一成;西木恒雄;西木恒雄;Toraya T;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫;森光一;森光一;虎谷哲夫;森光一;虎谷哲夫;虎谷哲夫;Y. Hosokawa;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Toraya;虎谷哲夫;T. Toraya;T. Tobimatsu;K. Mori;N. Hieda;K. Obayashi;N. Shibata;K. Mori;N. Hieda;T. Toraya;T. Toraya;木下宏一郎;虎谷哲夫
通讯作者：
虎谷哲夫