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公開番号2025125689
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-28
出願番号2024021783
出願日2024-02-16
発明の名称マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料を解析する方法
出願人住友理工株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G16C 60/00 20190101AFI20250821BHJP(特定の用途分野に特に適合した情報通信技術)
要約【課題】マトリックスポリマー中のフィラーの分散形態と、ポリマー複合材料の諸特性との関連性を解析する新たな解析方法を提供する。
【解決手段】マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料を解析する方法であって、コンピュータが、マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料の解析用モデルを作成するステップ(S1)と、前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップ(S2)と、前記解析用モデルの力学特性又は電気的特性に関する物理量を計算する特性シミュレーションを行うステップ(S3)と、前記特性シミュレーションにより得られた物理量と、前記フィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を含むデータセットを作成するステップ(S4)を含む、マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料の解析方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料を解析する方法であって、
コンピュータが、
マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料の解析用モデルを作成するステップと、
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップと、
前記解析用モデルの力学特性又は電気的特性に関する物理量を計算する特性シミュレーションを行うステップと、
前記特性シミュレーションにより得られた力学特性又は電気的特性に関する物理量と、前記フィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量とを含むデータセットを作成するステップを含む、
マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料の解析方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記解析用モデルが、マトリックスポリマーモデル、及びフィラー粒子モデルを含む解析用モデルであり、前記データセットを作成するステップが、前記特性シミュレーションにより得られた力学特性又は電気的特性に関する物理量、前記フィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量、及びフィラー粒子モデルの数に関する特徴量を含むデータセットを作成するステップである、請求項１記載のポリマー複合材料の解析方法。
【請求項３】
前記データセットを用いて多変量解析又は機械学習を行い、予測モデルを作成するステップを含む、請求項２記載のポリマー複合材料の解析方法。
【請求項４】
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップが、フィラー粒子モデルの座標に基づいて頂点を設定し、ドロネー分割に基づく特徴量を計算するステップを含む、請求項３記載の解析方法。
【請求項５】
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップが、下記式（１）に示すＩδ指数に基づく特徴量を計算するステップを含む、請求項３記載のポリマー複合材料の解析方法。
TIFF
2025125689000007.tif
30
151
（但し、式（１）中、ｑは所定数の領域に等分された解析用モデルの領域数であり、Ｘ
j
はｊ番目の領域内のフィラー粒子モデルの数である）
【請求項６】
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップが、フーリエ変換により得られたパワースペクトルの動径方向成分及び角度方向成分の少なくとも一方に基づく特徴量を計算するステップを含む、請求項３記載のポリマー複合材料の解析方法。
【請求項７】
前記解析用モデルの力学特性又は電気的特性に関する物理量を計算する特性シミュレーションを行うステップが、力学特性に関する物理量を計算する特性シミュレーションを行うステップであって、解析用モデルを変形させ、変形した解析用モデルの応力に関する物理量を計算するステップである、請求項４～６のいずれか一項に記載のポリマー複合材料の解析方法。
【請求項８】
前記マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料が、防振ゴムである、請求項７記載のポリマー複合材料の解析方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料を解析する方法に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ポリマーにフィラーを配合した複合材料は、フィラーの分散形態（モルフォロジー：Morphology）によって諸特性が変化することが知られている。かかる複合材料の開発においては、フィラーの分散形態が複合材料の諸特性に与える影響を解析するため、コンピュータを用いたシミュレーションや機械学習等が活用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、不均質材料のモルフォロジーによる力学特性への寄与を分析できるシミュレーションモデルの作成方法、シミュレーション方法、及びプログラムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第５８５４０６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フィラーの分散形態に関する解析は未だ十分には進んでおらず、かかる解析の結果を活用した設計指針を確立するには至っていないのが実情である。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、ポリマーにフィラーを配合した複合材料における、フィラーの分散形態と、複合材料の諸特性との関連性を解析する新たな方法を提供することにより、分散形態に関する知見の蓄積を促進し、設計指針の確立に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の［１］～［８］を、その要旨とする。
［１］
マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料を解析する方法であって、
コンピュータが、
マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料の解析用モデルを作成するステップと、
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップと、
前記解析用モデルの力学特性又は電気的特性に関する物理量を計算する特性シミュレーションを行うステップと、
前記特性シミュレーションにより得られた力学特性又は電気的特性に関する物理量と、前記フィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量とを含むデータセットを作成するステップを含む、
マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料の解析方法。
［２］
前記解析用モデルが、マトリックスポリマーモデル、及びフィラー粒子モデルを含む解析用モデルであり、前記データセットを作成するステップが、前記特性シミュレーションにより得られた力学特性又は電気的特性に関する物理量、前記フィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量、及びフィラー粒子モデルの数に関する特徴量を含むデータセットを作成するステップである、［１］記載のポリマー複合材料の解析方法。
［３］
前記データセットを用いて多変量解析又は機械学習を行い、予測モデルを作成するステップを含む、［１］又は［２］記載のポリマー複合材料の解析方法。
［４］
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップが、フィラー粒子モデルの座標に基づいて頂点を設定し、ドロネー分割に基づく特徴量を計算するステップを含む、[１］～［３］のいずれかに記載のポリマー複合材料の解析方法。
［５］
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップが、下記式（１）に示すＩδ指数に基づく特徴量を計算するステップを含む、[１］～［４］のいずれかに記載のポリマー複合材料の解析方法。
[数１]
TIFF
2025125689000002.tif
29
156
（但し、式（１）中、ｑは所定数の領域に等分された解析用モデルの領域数であり、Ｘ
j
はｊ番目の領域内のフィラー粒子モデルの数である）
［６］
前記解析用モデルにおけるフィラー粒子モデルの分散形態を示す特徴量を計算するステップが、フーリエ変換により得られたパワースペクトルの動径方向成分及び角度方向成分の少なくとも一方に基づく特徴量を計算するステップを含む、[１］～［５］のいずれかに記載のポリマー複合材料の解析方法。
［７］
前記解析用モデルの力学特性又は電気的特性に関する物理量を計算する特性シミュレーションを行うステップが、力学特性に関する物理量を計算する特性シミュレーションを行うステップであって、解析用モデルを変形させ、変形した解析用モデルの応力に関する物理量を計算するステップである、[１］～［６］のいずれかに記載のポリマー複合材料の解析方法。
［８］
前記マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料が、防振ゴムである、[１］～［７］のいずれかに記載のポリマー複合材料の解析方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、マトリックスポリマーにフィラーが分散されたポリマー複合材料におけるフィラーの分散形態を解析する新たな方法を提供することができ、フィラーの分散形態に関する知見の蓄積を促進し、ポリマー複合材料の設計指針の確立に寄与することができる。
【０００９】
また、本発明の一実施形態によれば、予測モデルの予測精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る解析方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
本発明の一実施形態に係る解析方法で用いた解析用モデルの一例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ２ａの一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ２ａの一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法で用いた解析用モデルの一例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ２ｂの一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ２ｂの一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ２ｃの一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ２ｃの一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ２ｄの一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ３の一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ３の一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ３の一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ４の一例を説明するための図である。
本発明の一実施形態に係る解析方法のステップＳ４の一例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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