2次元小角散乱パターンの系サイズ依存性を評価する充填ゴム材料の充填剤ネットワークモデル

HAGITA Katsumi; TOMINAGA Tetsuo; HATAZOE Takumi; SONE Takuo; TAKANO Hiroshi

文献

J-GLOBAL ID：201802267834437735 整理番号：18A0229977

2次元小角散乱パターンの系サイズ依存性を評価する充填ゴム材料の充填剤ネットワークモデル

Filler Network Model of Filled Rubber Materials to Estimate System Size Dependence of Two-Dimensional Small-Angle Scattering Patterns

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資料名：
巻： 87 号： 1 ページ： 014802.1-014802.10 発行年： 2018年01月15日
JST資料番号： G0509A ISSN： 0031-9015 CODEN： JUPSA 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：英語 (EN)

1軸伸長下の超小角X線散乱(USAXS)実験での橋かけ高分子ネットワーク中のナノ粒子(NP)の2次元散乱パターン(2DSP)の変化を近似的に予測するため,充填剤ネットワークトイ(FNトイ)モデルを提案した。これによって,NPの2DSPの系サイズ依存性を評価できる。このFNトイモデルでは,NP間の排除体積相互作用のある調和ばねにより連結されたNPを考えた。本研究では,充填剤を充填したスチレンブタジエンゴム(SBR)のSPring-8実験で観測されたUSAXSに対して,逆モンテカルロ(RMC)分析により評価したNP配置を使った。このFNトイモデルでは,その距離がCdより小さい各NP対間のボンドを設定した(dはNPの直径,Cはネットワーク特性を特徴付けるパラメータ)。終端を変調したSBRと変調しないSBRに対して200%の伸長で,NPの2DSPと比較してCの最適値を決定した。過去の研究で8,192個のNPと1億6千万個のLennard-Jones(LJ)粒子による大規模な粗視化分子動力学(CGMD)シミュレーションの結果から,これら2DSPが得られた。終端変調SBRでは,フィット値はC=1.367,非変調SBRではC=1.258であった。Cの差は,高分子-NP相互作用の差から生じると見なせる。このFNトイモデルは2DSPを再現できるが,現在のFNトイモデルで使った調和ポテンシャルは過去のCGMDシミュレーションで得られた応力-歪曲線とNPの局所構造を再現するのは十分でないことが分った。Cのフィット値のFNトイモデルを使って,65,538,524,288個のNPの2DSPを計算した。その初期位置は,同じUSAXSデータに対するRMC分析により評価した。1千万個のLJ粒子と524,288個のNPのCGMDシミュレーションから,USAXS実験で観測された2DSPと比較できる高分解能の2DSPが得られることが分った。(翻訳著者抄録)

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その他の性質・試験

引用文献 (19件)：

T. Yuasa, T. Tominaga, and T. Sone, Nippon Gomu Kyokaishi 86, 249 (2013) [in Japanese]. Translation given in Int., Polym. Sci. Technol. 41, T7 (2014).
T. Sone, T. Hatazoe, and T. Tominaga, SPring-8/SACLA Res. Rep. 3 [2], 596 (2015) [in Japanese].
K. Hagita, T. Tominaga, T. Hatazoe, T. Sone, H. Morita, and H. Takano, Nippon Gomu Kyokaishi 89, 199 (2016) [in Japanese]. Translation given in Int., Polym. Sci. Technol. 44, T35 (2017).
T. Tominaga, T. Hatazoe, T. Sone, H. Morita, and K. Hagita, JSR Tech. Rev. 123, 22 (2016) [in Japanese].
T. Tominaga, HPCI User Report, K Computer Industrial Use Project hp130050 (2014).

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