氏名 : 水谷将大 (281567169)
所属 : 大野研究室
題目 : ゲル材料の膨潤誘起破断を考慮した自由エネルギー関数
概要 :
ゲル材料は，水などの溶媒吸収と乾燥による急激な体積変化（膨潤収縮現象）を可逆
的に行える材料である．この膨潤収縮現象はさまざまな外部環境（pH,熱,電解など）
によって引き起こされるため，この体積変化を用いたセンサーやアクチュエータへの
利用が期待されている．したがって，シミュレーションで機構解明や性能予測を考え
るとき，ゲル材料の膨潤収縮現象を考慮した高精度な材料モデルが必要となる．
先行研究では，ヤング率と浸透圧について調節可能な材料モデル（拡張モデル）の提
案がなされたが，私はその拡張モデルの有意性を示す．溶媒中における引張試験を考
えると，材料の種類や引張比によって，さまざまな特徴を示すことが分かり，従来の
モデルでは得られない結果が多い．単軸引張では，良溶媒下で小さいのびを与えると
破断するというGee（1946）の実験でも見られる現象が予測できた．また等二軸引張
では，軟化開始点の応力や伸びが単軸の場合よりも低いことも判明し，より破断しや
すいと予測された．しかし，平面引張では明確な膨潤誘起破断は見られなかった．こ
れは側面の拘束によると考えられ，応力と伸びの応答も複雑になっている．拡張モデ
ルを用いることでより高度な解析が行えると考えられる．
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