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[解析事例] コンポジット材料の特性解析

事例カテゴリ
COGNAC、VSOP

ナノコンポジットの機械特性を分子シミュレーションで評価

目的と手法

ポリマー系ナノコンポジットとはポリマー中にナノメーターサイズの超微粒子が分散している材料です。ナノコンポジットにおいては、力学物性・熱物性・ガス透過性などが飛躍的に改善・向上することが知られており、プラスチック、エラストマー、接着剤、イオン交換樹脂等の幅広い分野で実用化されています。
OCTAではポリマー中にナノパーティクル(金属、繊維、充填剤など)を分散させたナノ複合材料の強度・耐熱性・ガスバリア性を評価可能です。

解析結果

こではバルク状態のポリエチレン中に仮想的なナノフィラーを混入した場合の材料の力学特性(応力-ひずみ特性)を評価しています。ナノフィラーのサイズは半径1.5[nm]でポリエチレンを構成する原子とは比較的強い相互作用を有しています。図1はガラス状態の温度で、100[m/s]で変形を加えた場合の応力−ひずみグラフです。ナノフィラーによってヤング率、降伏応力が共に大きくなっている様子がわかります。
その他、ナノパーティクルの形状(円盤形状など)・大きさ・表面特性等が材料特性に与える影響について検討することができます。また、 圧力を変化させた場合の系の体積変化を評価することで、体積弾性率を評価することも可能です。

ナノコンポジット材料の一軸伸張シミュレーション 図1. ナノコンポジット材料の一軸伸張シミュレーション

コンポジット材料の特性解析1

コンポジット材料の特性解析2

  • ●参考文献
  • [1] 君塚,小沢,岩清水, 成形加工シンポジア'06,C-203,pp111-112,(2006)

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