構造材料の強度・物性評価のためのマルチスケールシミュレーション

SDGs

研究内容

この研究室では、密度汎関数法による第一原理計算(DFT)、分子動力学計算(MD)、擬連続体計算(QC)、フェーズフィールド法、有限要素法などのシミュレーションを用いて、ナノ・マイクロスケールの強度・物性問題の解明、ならびにマクロまでつながるマルチスケールシミュレーションに取り組んでいる。半導体・金属・酸化物・ポリマーの変形および破壊のシミュレーション、燃料電池電極材料の反応シミュレーション、金属-潤滑油系の潤滑シミュレーションなどを行っている。ナノ・マイクロスケールにおけるこうした現象の解明が実験では困難な場合でもシミュレーションで推定でき、また、実測とよく一致する結果が得られている。

銅単結晶の切欠きからの転位発生の分子動力学解析
不均質部位からの転位発生について、そのダイナミクスや構造不安定性のメカニズム（潜在的不安定モードの有限温度による活性化など）を検討している。
© 梅野宜崇

シリコン(115)表面の第一原理解析
表面シリコン原子の未結合手への水素終端により、引張り変形時のシリコンボンドの組み換えが起こりにくくなり、脆性的な破壊を生じることを原子・電子レベルから明らかにした。
© 梅野宜崇

想定される応用

これらによって、マイクロマシン（MEMS）や次世代電子デバイス材料、燃料電池などの設計・開発をめざしている。

連携への希望

電子デバイスなど微細構造を持つ材料の強度や物性に関する数値シミュレーション、材料の変形・破壊・機能劣化問題に対する原子レベルからのアプローチなどに関心のある企業等からの技術相談、提案および共同研究を希望している。

（例：結晶材料・ソフトマターの原子・分子モデルシミュレーション，材料強度・物性の第一原理計算に関する技術指導）

公開日 / 更新日

2022年03月11日

識別番号

No. 00066-01

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