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公開番号2025079208
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-21
出願番号2023191757
出願日2023-11-09
発明の名称高分子材料のシミュレーション方法
出願人住友ゴム工業株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G16C 60/00 20190101AFI20250514BHJP(特定の用途分野に特に適合した情報通信技術)
要約【課題】高分子材料の分子鎖の弾性力を評価することが可能なシミュレーション方法を提供する。
【解決手段】高分子材料のシミュレーション方法である。この方法は、コンピュータが、分子鎖モデルを伸長させて、伸長中の分子鎖モデルの末端間距離の分布を取得する工程S3と、末端間距離の分布に基づいて、末端間距離と自由エネルギーとの関係を示す自由エネルギー変化を取得する工程S4と、自由エネルギー変化を末端間距離で微分して、末端間距離と分子鎖モデルの弾性力との関係を示す第1関係を求める工程S5と、第1関係の末端間距離を分子鎖モデルの歪に換算することにより、歪と弾性力との関係を示す第2関係を求める工程S6とを実行する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
高分子材料のシミュレーション方法であって、
コンピュータに、前記高分子材料の分子鎖をモデリングした分子鎖モデルを入力する工程を含み、
前記コンピュータが、
前記分子鎖モデルを伸長させて、伸長中の前記分子鎖モデルの末端間距離の分布を取得する工程と、
前記末端間距離の分布に基づいて、前記末端間距離と自由エネルギーとの関係を示す自由エネルギー変化を取得する工程と、
前記自由エネルギー変化を前記末端間距離で微分して、前記末端間距離と前記分子鎖モデルの弾性力との関係を示す第１関係を求める工程と、
前記第１関係の前記末端間距離を前記分子鎖モデルの歪に換算することにより、前記歪と前記弾性力との関係を示す第２関係を求める工程とを実行する、
高分子材料のシミュレーション方法。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記自由エネルギー変化を取得する工程は、アンブレラサンプリング法に基づいて、前記自由エネルギー変化を計算する工程を含む、請求項１に記載の高分子材料のシミュレーション方法。
【請求項３】
前記末端間距離の分布を取得する工程は、前記分子鎖モデルの予め定められた第１末端間距離から、前記第１末端間距離よりも大きい第２末端間距離までの間を、予め定められた間隔で分割された前記アンブレラサンプリング法に基づく複数のウィンドウを定義する工程と、
前記複数のウィンドウのそれぞれにおいて、前記末端間距離を計算する工程とを含む、請求項２に記載の高分子材料のシミュレーション方法。
【請求項４】
前記自由エネルギー変化を取得する工程は、前記アンブレラサンプリング法の重み付けヒストグラム解析法に基づいて、前記自由エネルギー変化を計算する工程を含む、請求項３に記載の高分子材料のシミュレーション方法。
【請求項５】
前記末端間距離の分布を取得する工程は、前記複数のウィンドウのそれぞれにおいて、前記歪を計算する工程を含み、
前記第２関係を求める工程は、前記複数のウィンドウのそれぞれにおいて、前記第１関係の前記末端間距離を前記歪に換算することにより、前記第２関係を求める工程を含む、請求項３に記載の高分子材料のシミュレーション方法。
【請求項６】
前記末端間距離の分布を取得する工程は、密度汎関数強束縛法に基づく分子動力学計算に基づいて、前記分子鎖モデルを伸長させる工程を含む、請求項１に記載の高分子材料のシミュレーション方法。
【請求項７】
前記分子鎖モデルを入力する工程は、全原子モデル及びユナイテッドアトムモデルのいずれか一方に基づいて、前記分子鎖モデルをモデリングする、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の高分子材料のシミュレーション方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子材料のシミュレーション方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、高分子材料のシミュレーション方法が記載されている。この方法では、高分子材料の分子鎖をモデリングした分子鎖モデルを入力する工程と、分子鎖モデルを予め定められた方向に伸長させる工程とが含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０６２５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、高分子材料の分子鎖には、様々な種類のものや、鎖長が異なるものが種々存在している。これらの分子鎖について、弾性力を評価することが可能な方法が求められていた。
【０００５】
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、高分子材料の分子鎖の弾性力を評価することが可能なシミュレーション方法を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高分子材料のシミュレーション方法であって、コンピュータに、前記高分子材料の分子鎖をモデリングした分子鎖モデルを入力する工程を含み、前記コンピュータが、前記分子鎖モデルを伸長させて、伸長中の前記分子鎖モデルの末端間距離の分布取得する工程と、前記末端間距離の分布に基づいて、前記末端間距離と前記自由エネルギーとの関係を示す自由エネルギー変化を取得する工程と、前記自由エネルギー変化を前記末端間距離で微分して、前記末端間距離と前記分子鎖モデルの弾性力との関係を示す第１関係を求める工程と、前記第１関係の前記末端間距離を前記分子鎖モデルの歪に換算することにより、前記歪と前記弾性力との関係を示す第２関係を求める工程とを実行する、高分子材料のシミュレーション方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の高分子材料のシミュレーション方法は、上記の工程を採用することにより、高分子材料の分子鎖の弾性力を評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
高分子材料のシミュレーション方法を実行するためのコンピュータの斜視図である。
ブタジエンゴムの構造式である。
高分子材料のシミュレーション方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
分子鎖モデルが配置されたセルを示す図である。
分子鎖モデルを示す図である。
モデル定義工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
分布取得工程の処理手順の一例を示すフローチャートである。
分子鎖モデルの末端間距離と、分子鎖モデルのバイアスポテンシャルとの関係である第３関係を示すグラフである。
分子鎖モデルの末端間距離と、バイアスポテンシャル付きの度数との関係である第４関係を示すグラフである。
分子鎖モデルの全長と、全長の度数との関係である第５関係を示すグラフである。
分子鎖モデルの自由エネルギー変化を示すグラフである。
分子鎖モデルの末端間距離と、分子鎖モデルの弾性力との関係を示す第１関係のグラフである。
分子鎖モデルの歪と弾性力との関係を示す第２関係を示すグラフである。
第１分子鎖モデル～第７分子鎖モデルの歪と弾性力との関係を示す第２関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態が図面に基づき説明される。図面は、発明の内容の理解を助けるために、誇張表現や、実際の構造の寸法比とは異なる表現が含まれることが理解されなければならない。また、各実施形態を通して、同一又は共通する要素については同一の符号が付されており、重複する説明が省略される。さらに、実施形態及び図面に表された具体的な構成は、本発明の内容理解のためのものであって、本発明は、図示されている具体的な構成に限定されるものではない。
【００１０】
本実施形態の高分子材料のシミュレーション方法（以下、「シミュレーション方法」ということがある。）では、高分子材料の分子鎖の弾性力が評価される。本実施形態のシミュレーション方法には、コンピュータが用いられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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