Nanosystems Research Division [Nomaguchi ARI의 회장] (이하 "AIST"라고 불리는 Nanosystems Research Division [Yase Kiyoshi 회장] 소프트 물질 모델링 그룹 [Yoneya Shin 회장] Morita Hirofumi 수석 조사자를 동의하는 소프트웨어의 위상 구조를 시뮬레이션하는 소프트웨어를 개발했습니다 나노 입자 (나노 필러)
이 소프트웨어는 전통적인 소프트웨어입니다무료 바카라 혼합 시스템의 자유 에너지를 사용한 위상 분리 구조 시뮬레이션 방법에서, 위상 분리 구조가 성장함에 따라 구형 나노 입자의 분산 및 응집을 시뮬레이션 할 수있다 나노 입자가 분산되는 위상 구분 구조의 2 차원 시뮬레이션의 경우, 최신 데스크탑 컴퓨터를 사용하여 약 15 분 안에 계산할 수 있습니다 최근에 다양한 유형의 사용무료 바카라 혼합 나노 복합 재료
이 연구의 세부 사항은 12 월 2 일부터 3 일까지 Kyoto Institute of Technology에서 열린 22 번째 엘라스토머 토론에서 발표되었습니다
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그림 1 개발 된 소프트웨어로 얻은 구형 나노 입자 함유 위상 분리 구조 (2D 및 3D 결과) 시간이 지남에 따라,상은 적색 무료 바카라 상과 청색 무료 바카라 상의 두 상으로 분리된다 백 입자는 구형 나노 입자를 나타냅니다
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최근에, 무료 바카라 물질에 나노 입자를 첨가함으로써 물질의 기능이 개선되었다 이러한 복합 재료에서, 나노 입자와 무료 바카라 사이의 계면의 효과 및 입자 분산 효과는 기능 및 재료 특성에 중요하다 이들 무료 바카라 혼합 나노 복합 재료에 대해, 물질은 나노 입자를 첨가 및 반복하여 반복적으로 실험하면서 재료가 개발되었다 그러나 이러한 복합 재료를 최적화 할 때 미래에 수많은 조합을 실험하는 데 너무 오래 걸린다는 점이 지적되었습니다 따라서, 분산 구조를 쉽게 예측하기위한 수단의 개발이 필요하다
재료 성능을 예측하고 재료 설계에 사용하려면 재료 생성 프로세스를 관찰해야하지만 관찰 시스템 및 프로세스 프로세스 문제로 인해 실험적으로 수행하는 것은 매우 어렵습니다 따라서 동적 시뮬레이션 방법과 소프트웨어를 개발함으로써 재료의 내부 구조를 형성하는 프로세스를 이해하고이를 재료 설계 도구로 사용해야합니다 Aist에서
거친 시뮬레이션를 사용하기위한 연구를 수행하고 있습니다 무료 바카라 물질의 개발에서 주요 시뮬레이션 도구를 개발하고 있습니다
폴리머 재료를위한 일반 목적 시뮬레이션 소프트웨어로 도쿄 대학의 Doi Masao 교수가 개발했습니다Octa가 있습니다 2002 년에 출시 된 이래 Octa는 많은 연구 기관과 회사에서 다양한 무료 바카라 물질을 시뮬레이션하기 위해 사용되었습니다 (2009 년 5 월 29 일 AIST 웹 사이트의 주요 연구 결과) 그러나 옥타를 포함한 마이크로 미터 규모 영역에 분산 된 구형 나노 입자를 포함하는 무료 바카라 혼합 시스템의 위상 분리 구조를 시뮬레이션하기위한 소프트웨어는 없기 때문에 새로운 소프트웨어를 개발하려는 욕구가있었습니다
이 연구 개발은 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관이 의뢰 한 "나노 기술 및 고급 구성 요소 실용 연구 및 개발"을 기반으로합니다
이 시간의 개발은 다수의 폴리머가 혼합 (혼합)되는 시스템에서 재료에 대한 위상 분리 구조 및 나노 입자의 분산 구조를 시뮬레이션하는 소프트웨어이다 또한,이 소프트웨어는 다양한 유형의 폴리머 및 나노 입자에 적용될 수있는 일반 목적 기술을 통합하고 광범위하게 적용 할 수 있도록 설계되었습니다
일반적으로, 무료 바카라 혼합 물질의 상 분리 구조는 무료 바카라의 혼합 엔트로피 및 상호 작용 (엔탈피)에 의해 표현 된 자유 에너지 방정식을 사용하여 시뮬레이션되었다 반면에, 무료 바카라 및 나노 입자와 같은 점탄성 유체 사이의 움직임을보다 정확하게 시뮬레이션하기위한 연구가 수행되었지만, 무료 바카라와 나노 입자의 움직임은 매우 복잡하므로 계산 비용이 높기 때문에 계산 정확도를 향상시키기가 어렵다
이 시간에 개발 된 소프트웨어는 자유 에너지를 사용하여 위상 구조와 나노 입자 사이의 상호 작용을 단순히 추가하여 폴리머 및 입자 움직임의 움직임을 단순화하고 위상 분리 구조 및 나노 입자의 두 가지 움직임을 시뮬레이션하는 방법을 도입합니다 상호 작용은 구형 나노 입자가 특정 무료 바카라에 대한 높은 친화력을 갖는 상에 존재할 수 있도록 자유 에너지 방정식에 간단한 상호 작용을 추가함으로써 발현된다
그림 1은 2 차원 동적 시뮬레이션의 결과를 보여줍니다 실제 시스템에서, 한쪽은 12 마이크로 미터에 해당하며, 반경이 20 나노 미터 인 나노 입자를 나타내는 백 입자 시간이 지남에 따라 혼합 폴리머는 빨간색과 파란색의 두 단계로 나누고 상 구조가 자랍니다 백 입자는 청색 상과의 친화력이 높지만, 위상 분리 자체가 구형 나노 입자 근처에서 시작되는 것으로 나타 났으며, 이는 나노 입자가 위상 구조를 증가시키는 과정에 기여 함을 나타낸다 또한, 3D 시뮬레이션을 수행 할 수 있고,도 1의 왼쪽 하단 도 1은 320 나노 미터의 측면을 갖는 큐브로 시뮬레이션을 보여 주며, 나노 입자가 한 단계에서 응집되었다는 것을 보여준다
이 소프트웨어는 또한 상이한 나노 입자 충전 속도를 갖는 무료 바카라 혼합 나노 복합 재료의 시뮬레이션을 허용한다 무화과 도 2는 충전 속도가 변경 될 때 결과를 보여줍니다 더 많은 나노 입자가 첨가됨에 따라, 나노 입자의 응집이 관찰되고, 적색상은 응집 된 나노 입자를 피하기 위해 분포 된 것으로 보인다 이것은 나노 입자의 분산 구조 및 상 분리 구조가 서로 상관 될 수 있음을 시사한다
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그림 2 512 나노 입자가 삽입 될 때의 시뮬레이션, 1024 및 2048 나노 입자
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이번에 개발 된 나노 입자 함유 폴리머 혼합 물질 구조의 시뮬레이션을위한 소프트웨어는 다양한 장소에서 점점 더 많이 사용되는 나노 복합 재료의 시뮬레이션에 널리 사용될 가능성이 높습니다 앞으로 다양한 나노 복합 재료 설계에 사용할 수 있도록 확장하고자합니다 구체적으로, 우리는 현재 지원되는 구형 나노 입자뿐만 아니라 막대 모양 및 플레이트 형성과 같은 다양한 나노 입자의 기능을 확장하고, 반죽 과정을 모델링하고 점탄성 성의 효과를 모델링하면서도 쉽게 계산할 수 있습니다 또한, 우리는 이러한 재료 설계 기술을 적용하기 위해 일본 및 해외에서 나노 복합 재료와 관련된 제조업체와 협력하고자합니다