A fast and generic simulation method for entangled polymers

一种快速通用的缠结聚合物模拟方法

基本信息

批准号：
22H01189
负责人：
増渕雄一
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

本研究「からみあい高分子系の汎用高速計算法」は多様なからみあい高分子系の動力学を高効率に予測解析するための手法開発を目的とし，実施者が独自に開発しているMulti-chain slip-spring (MCSS) モデルを1)相溶ブレンド/共重合系，2)長鎖分岐系，に適用できるように拡張している．　相溶ブレンド/共重合系では，ビーズ間相互作用として液体論に基づくポテンシャルを導入して試行している．またRouseビーズの易動度と仮想バネの組み替えについてモード結合理論に基づく定式化を模索している．長鎖分岐系においては分岐点周辺での仮想バネの組み替えアルゴリズムを検討している．上記１，２の検討の途上，まずモデルで対象とする粒子の粗視化レベルの特定が必要となった．粗視化レベルはモデルが含むパラメーターに依存するが，従来は計算の都合やモデルの成り立ちから直感的に選ばれた値を経験的に用いていた．そこで本年度はこれらのパラメーターを系統的に変化させて粗視化レベルとの関係を明らかにした．結果はJ Phys Chem B誌に招待論文として掲載され，表紙にも選ばれた．また粗視化に付随して生じる粗視化セグメントの摩擦係数の検討も行った．従来は摩擦係数は粗視化レベルのみによるとされており，上述の検討でも平衡状態であればこの従来の考え方に則していた．しかし高速流動下では低下する．これを非線形レオロジーの実験データと比較して議論し，論文２報を出版した．うち１報は国際共著論文である．この他，長鎖分岐高分子の計算の応用として，分岐高分子のゲル化の計算も実施し，論文を２報出版した．

这项研究“缠结聚合物系统的通用高速计算方法”旨在开发一种对各种缠结聚合物系统动力学进行高效预测分析的方法，将滑弹簧（MCSS）模型扩展到。适用于 1) 相容的共混物/共聚物系统和 2) 长链支化系统。在兼容的共混/共聚系统中，我们正在尝试引入基于液体理论的势作为珠子之间的相互作用。我们还在探索一种基于模式耦合理论的公式，涉及劳斯珠的移动性和虚拟弹簧的重组。对于长链分支系统，我们正在研究一种围绕分支点重新组合虚拟弹簧的算法。在上述1和2的研究过程中，有必要首先确定模型所针对的粒子的粗粒度级别。粗粒度级别取决于模型中包含的参数，但过去是根据计算便利性和模型结构直观地选择值并凭经验使用。因此，今年我们系统地改变了这些参数，并阐明了它们与粗粒度级别的关系。该成果作为特邀论文发表在《J Phys Chem B》杂志上，并被选为封面。我们还研究了由于粗粒化而出现的粗粒段的摩擦系数。传统上认为摩擦系数仅取决于粗粒度水平，上述研究只要处于平衡状态也符合这种传统思维。然而，在高速流动下，它会减小。我们通过与非线性流变学实验数据的比较对此进行了讨论，并发表了两篇论文。其中一篇论文是一篇国际合作论文。此外，作为长链支化聚合物计算的应用，我们还进行了支化聚合物凝胶化的计算，并发表了两篇论文。