JP7630364B2 - Polymer model generation method, system, and program - Google Patents
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Description
本開示は、高分子モデルの生成方法、システム、及びプログラムに関する。 This disclosure relates to a method, system, and program for generating polymer models.
水素添加SBR(スチレン・ブタジエン・ゴム)は、水素添加していないSBRに比べて耐摩耗性に優れていることが知られている。その優れている要因を知るため等の目的で、水素添加SBRを再現する分子動力学シミュレーションのモデルを生成することが求められる。 Hydrogenated SBR (styrene butadiene rubber) is known to have better abrasion resistance than non-hydrogenated SBR. In order to understand the factors that make it superior, etc., it is necessary to create a molecular dynamics simulation model that reproduces hydrogenated SBR.
非特許文献1には、Kremer-Grestモデルを用いて、スチレンとブタジエンを区別せずに両者を一括りでモデル化する手法が開示されている。具体的には、スチレン・ブタジエンモデルとするKremer-Grestモデルに角度ポテンシャルを追加し、その角度ポテンシャルを、実験値の粘弾性(平衡弾性率、ヤング率)に合致するように決定する。その後、水素添加率が既知の水素添加SBRのSS曲線(応力ひずみ曲線)の実験値に合致するようにスチレン・ブタジエンモデルの架橋点数を決定している。 Non-Patent Document 1 discloses a method of using the Kremer-Grest model to model styrene and butadiene together without distinguishing between them. Specifically, an angle potential is added to the Kremer-Grest model, which is a styrene-butadiene model, and the angle potential is determined so as to match the experimental value of viscoelasticity (equilibrium elastic modulus, Young's modulus). After that, the number of crosslinking points in the styrene-butadiene model is determined so that the hydrogenation rate matches the experimental value of the SS curve (stress-strain curve) of the known hydrogenated SBR.
しかしながら、この方法では、既知の水素添加率の実験データを用いるため、水素添加率が未知のモデルを生成できない。
また、水素添加SBRに限定されず、モノマーの割合に応じて架橋粒子との架橋数が変化し得る高分子モデルの生成方法も求められる。
However, this method uses experimental data with known hydrogenation rates and cannot generate models with unknown hydrogenation rates.
There is also a need for a method for generating a polymer model that is not limited to hydrogenated SBR, but in which the number of crosslinks with crosslinked particles can be changed depending on the proportion of monomers.
本開示は、実験データの無いモノマーの割合であっても精度の良い評価に利用可能な高分子モデルの生成方法、システム、及びプログラムを提供する。 This disclosure provides a method, system, and program for generating a polymer model that can be used to accurately evaluate the proportion of monomers even when experimental data is unavailable.
本開示の高分子モデルの生成方法は、1又は複数のプロセッサが実行する、高分子モデルの生成方法であって、前記高分子モデルは、直鎖状又は分岐状に接続される複数の粗視化粒子を有する複数のポリマーモデルと、架橋粒子モデルとを含み、前記複数の粗視化粒子は、第1種モノマーモデル及び第2種モノマーモデルを含む複数種類のモノマーモデルのいずれかを表し、前記第1種モノマーモデル及び第2種モノマーモデルは、複数の粒子が直鎖状又は分岐状に接続され且つ3粒子間の相互作用を表す角度ポテンシャルを有し、前記第1種モノマーモデルは、前記架橋粒子モデルと結合可能に設定可能であり、前記第2種モノマーモデルは、前記架橋粒子モデルと結合不可能に設定され、前記方法は、前記第1種モノマーモデルと前記第2種モノマーモデルそれぞれの前記角度ポテンシャルを実験値に基づき算出することと、前記ポリマーモデルを構成する前記複数の粗視化粒子それぞれに対して、前記第2種モノマーモデルの前記第1種モノマーモデルに対する割合が指定された割合になるように、前記複数種類のモノマーモデルのいずれかを割り当てることと、前記複数の粗視化粒子それぞれについて、割り当てられた前記モノマーモデルに対応するポテンシャルを設定することと、前記ポリマーモデルにおける前記第1種モノマーモデルと前記架橋粒子モデルとを結合させる架橋処理を実行することと、を含む。 The polymer model generation method of the present disclosure is a polymer model generation method executed by one or more processors, the polymer model includes a plurality of polymer models having a plurality of coarse-grained particles connected in a linear or branched manner, and a bridge particle model, the plurality of coarse-grained particles represent any of a plurality of types of monomer models including a first type monomer model and a second type monomer model, the first type monomer model and the second type monomer model have a plurality of particles connected in a linear or branched manner and have an angular potential representing an interaction between three particles, the first type monomer model can be set to be able to be bound to the bridge particle model, and the second type monomer model can be set to be able to be bound to the bridge particle model, The method includes: calculating the angular potential of each of the first type monomer model and the second type monomer model based on experimental values; assigning one of the multiple types of monomer models to each of the multiple coarse-grained particles constituting the polymer model such that the ratio of the second type monomer model to the first type monomer model is a specified ratio; setting a potential corresponding to the assigned monomer model for each of the multiple coarse-grained particles; and executing a cross-linking process to link the first type monomer model and the cross-linked particle model in the polymer model.
以下、本開示の一実施形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.
[モデル生成システム]
本実施形態のシステム1(装置)は、高分子モデルを生成する。本実施形態において高分子モデルは、水素添加SBRである。SBRはブタジエンとスチレンの共重合体であり、ブタジエン部分が硫黄などの架橋剤と架橋する。SBRに水素添加するとブタジエン部分の二重結合に水素が添加され、エチレン構造となる。この構造変化をモデル化する。
[Model Generation System]
The system 1 (apparatus) of this embodiment generates a polymer model. In this embodiment, the polymer model is hydrogenated SBR. SBR is a copolymer of butadiene and styrene, and the butadiene portion is crosslinked with a crosslinking agent such as sulfur. When SBR is hydrogenated, hydrogen is added to the double bond of the butadiene portion, resulting in an ethylene structure. This structural change is modeled.
図1に示すように、システム1は、角度ポテンシャル算出部10と、モノマー割当部11と、ポテンシャル設定部12と、架橋処理実行部13と、を有する。システム1は、生成した高分子モデルを引張する伸長処理実行部14を有していてもよい。これら各部10~14は、プロセッサ1a、メモリ1b、各種インターフェイス等を備えたコンピュータにおいて予め記憶されている図2に示す処理ルーチンをプロセッサ1aが実行することによりソフトウェア及びハードウェアが協働して実現される。本実施形態では、1つの装置におけるプロセッサ1aが各部を実現しているが、これに限定されない。例えば、ネットワークを用いて分散させ、複数のプロセッサが各部の処理を実行するように構成してもよい。すなわち、1又は複数のプロセッサが処理を実行する。メモリ1bは、生成した高分子モデル2、複数種類のモノマーモデル(5,6,7)、分子動力学計算を実行するための解析条件(所定温度、所定圧力など)を記憶する。 As shown in FIG. 1, the system 1 has an angular potential calculation unit 10, a monomer allocation unit 11, a potential setting unit 12, and a crosslinking process execution unit 13. The system 1 may have an extension process execution unit 14 that stretches the generated polymer model. Each of these units 10 to 14 is realized by software and hardware working together as the processor 1a executes the processing routine shown in FIG. 2, which is stored in advance in a computer equipped with a processor 1a, a memory 1b, various interfaces, etc. In this embodiment, the processor 1a in one device realizes each unit, but this is not limited to this. For example, the system may be configured to be distributed using a network, with multiple processors executing the processing of each unit. In other words, one or multiple processors execute the processing. The memory 1b stores the generated polymer model 2, multiple types of monomer models (5, 6, 7), and analysis conditions (predetermined temperature, predetermined pressure, etc.) for executing molecular dynamics calculations.
図3で模式的に示すように、高分子モデル2は、複数のポリマーモデル3と、架橋粒子モデル4とを有する。ポリマーモデル3は、直鎖状または分岐状に連なる複数の粗視化粒子30を有する。架橋粒子モデル4は、ポリマーモデル3のうち架橋可能に設定された粒子30と結合(架橋反応)する。粗視化粒子30は、第1種モノマーモデル5及び第2種モノマーモデル6を含む複数種類のモノマーモデルのいずれかを表す。図3では、ポリマー3の鎖を構成する各々の粗視化粒子に、更に複数の粒子を有するモノマーが含まれているように記載しているが、これは理解を容易にするための記載である。粗視化粒子30はその中にモノマーを表す粒子を有するのではなく、モノマーの特性を表すための各種のポテンシャル(後述)が設定され、粒子数を削減して計算コストを低減している。
本実施形態では、複数種類のモノマーモデルは更に第3種モノマーモデル7を含み、第1種モノマーモデル5がブタジエンを表し、第2種モノマーモデル6がエチレンを表し、第3種モノマーモデル7がスチレンを表している。第1種モノマーモデル5は、ブタジエンを表すため、架橋粒子モデル4と結合可能に設定可能である。これは、第1種モノマーモデル5の全てが架橋粒子モデル4と結合可能に設定される必要があるのではなく、第1種モノマーモデル5の一部が架橋粒子モデル4と結合可能に設定され、残りの他部が架橋粒子モデル4と結合不可能に設定されてもよい。第2種モノマーモデル6は、エチレンを表すため、架橋粒子モデル4と結合不可能に設定されている。また、第3種モノマーモデル7は、スチレンを表すために、架橋粒子モデル4と結合不可能に設定されている。
As shown in FIG. 3, the polymer model 2 has a plurality of polymer models 3 and a crosslinked particle model 4. The polymer model 3 has a plurality of coarse-grained particles 30 that are linearly or branched. The crosslinked particle model 4 bonds (crosslinks) with the particles 30 of the polymer model 3 that are set to be crosslinkable. The coarse-grained particles 30 represent any of a plurality of types of monomer models including a first type monomer model 5 and a second type monomer model 6. In FIG. 3, each of the coarse-grained particles that constitute the chain of the polymer 3 is described as including a monomer having a plurality of particles, but this is described for ease of understanding. The coarse-grained particles 30 do not have particles that represent monomers therein, but various potentials (described later) for representing the characteristics of the monomers are set, and the number of particles is reduced to reduce calculation costs.
In this embodiment, the multiple types of monomer models further include a third type monomer model 7, the first type monomer model 5 represents butadiene, the second type monomer model 6 represents ethylene, and the third type monomer model 7 represents styrene. The first type monomer model 5 represents butadiene, and can be set to be bondable with the crosslinked particle model 4. This does not mean that all of the first type monomer models 5 need to be set to be bondable with the crosslinked particle model 4, but a part of the first type monomer model 5 may be set to be bondable with the crosslinked particle model 4, and the remaining part may be set to be unable to be bonded with the crosslinked particle model 4. The second type monomer model 6 represents ethylene, and is set to be unable to be bonded with the crosslinked particle model 4. In addition, the third type monomer model 7 represents styrene, and is set to be unable to be bonded with the crosslinked particle model 4.
複数種類のモノマーモデルそれぞれは、複数の粒子が直鎖状又は分岐状に接続されている。複数種類のモノマーモデルそれぞれは、各粒子に結合ポテンシャルと非結合ポテンシャルが設定されている。本実施形態において第1種モノマーモデル5は、複数の粒子50が直鎖状又は分岐状に結合ポテンシャルによって接続され、各粒子50に非結合ポテンシャルが設定されている。第2種モノマーモデル6は、複数の粒子60が直鎖状又は分岐状に結合ポテンシャルによって接続され、各粒子60に非結合ポテンシャルが設定されている。第3種モノマーモデル7は、複数の粒子70が直鎖状又は分岐状に結合ポテンシャルによって接続され、各粒子70に非結合ポテンシャルが設定されている。結合ポテンシャルは、結合相手との間に作用するポテンシャルである。非結合ポテンシャルは他の粒子との間に作用するポテンシャルである。 In each of the multiple types of monomer models, multiple particles are connected in a linear or branched manner. In each of the multiple types of monomer models, a bonding potential and a non-bonding potential are set for each particle. In this embodiment, in the first type monomer model 5, multiple particles 50 are connected in a linear or branched manner by a bonding potential, and a non-bonding potential is set for each particle 50. In the second type monomer model 6, multiple particles 60 are connected in a linear or branched manner by a bonding potential, and a non-bonding potential is set for each particle 60. In the third type monomer model 7, multiple particles 70 are connected in a linear or branched manner by a bonding potential, and a non-bonding potential is set for each particle 70. The bonding potential is a potential that acts between the binding partner. The non-bonding potential is a potential that acts between other particles.
本実施形態の複数種類のモノマーモデル5~7は、Kremer-Grestモデルを用い、Kremer-Grestモデルの非結合ポテンシャル(Unon-bond)と、Kremer-Grestモデルの結合ポテンシャル(Ubond)と、を有する。Kremer-Grestモデルは、高分子鎖の広がり及び絡み合いを表す特性比が一意に決定されるため、複数種類のモノマーモデルのポテンシャルに更に3粒子間の相互作用を表す角度ポテンシャル(Uangle)が追加されている。結合相手との角度によって変化する角度ポテンシャルにより、特性比を変更可能となる。非結合ポテンシャルは、式(1)で表現され、結合ポテンシャルは、式(2)で表現可能である。角度ポテンシャルは式(3)で表される。この式は一例に過ぎない。
特性比は(末端間距離の二乗)の全粒子鎖の平均/(粒子数×粒子間距離の二乗)=〈(r1-rN)2〉/(NL2)で算出可能である。Nは1つの粒子鎖を構成する粒子数を示す。図4において第1種モノマーモデル5で例示するように、直鎖状又は分岐状に接続(結合)された粒子鎖の第1端の粒子50の位置r1と、第1端と反対側の第2端の粒子50の位置rNとの間の距離は|r1-rN|で表される。位置は、粒子の識別番号iとすれば、riで表現され、識別番号1の粒子の位置はr1、識別番号2の粒子の位置はr2、識別番号Nの粒子の位置はrNで表現される。結合状態にある隣接する2つの粒子50の間の距離はLで表される。特性比は、実験において光散乱から得られる値である。なお、粒子鎖が分岐状である場合には、上記末端間が最も長いものを採用する。 The characteristic ratio can be calculated by the average of all particle chains (square of the distance between the ends)/(number of particles x square of the distance between particles) = <(r 1 -r N ) 2 >/(NL 2 ). N indicates the number of particles constituting one particle chain. As exemplified by the first type monomer model 5 in FIG. 4, the distance between the position r 1 of the particle 50 at the first end of the particle chain connected (bonded) in a linear or branched manner and the position r N of the particle 50 at the second end opposite to the first end is represented by |r 1 -r N |. If the particle identification number is i, the position is represented by r i , the position of the particle with identification number 1 is represented by r 1 , the position of the particle with identification number 2 is represented by r 2 , and the position of the particle with identification number N is represented by r N. The distance between two adjacent particles 50 in a bonded state is represented by L. The characteristic ratio is a value obtained from light scattering in an experiment. In addition, when the particle chain is branched, the one with the longest distance between the ends is adopted.
角度ポテンシャル算出部10は、第1種モノマーモデル5、第2種モノマーモデル6及び第3種モノマーモデル7それぞれの角度ポテンシャルUangle(角度パラメータ(Kangle))を、実験値に基づき算出する。本実施形態では、ポテンシャルを決定するための各種パラメータは、全てのモデルでK=30.0、R0=1.5、ε=1.0、σ=1.0に統一している。本実施形態では、第1種モノマーモデル5がブタジエンであり、文献(高分子48巻9月号p737(1999)、高分子学会)に記載の特性比が5.4である。第2種モノマーモデル6がエチレンであり、上記文献に記載の特性比が6.8である。第3種モノマーモデル7がスチレンであり、上記文献に記載の特性比が10.8である。本実施形態の各モノマーモデルは、Kremer-Grestモデルを用いて、200個の粒子が直鎖状に接続されるモデルとし、粒子間距離Lが0.97とした。角度ポテンシャルを決定する角度パラメータ(Kangle)を仮決めすれば、図5の下図に示すように、角度ポテンシャルU(θ)と角度θの関係が算出できる。異なる複数の角度パラメータ(図5では、Kangle=0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10)を第1種モノマーモデル5に設定して、平衡状態になるまで分子動力学計算を継続すれば、各々の角度パラメータにおいて末端間距離|r1-rN|が算出でき、図5の上図に示すように、角度パラメータ(Kangle)と特性比の関係が算出できる。図5の上部では、角度パラメータ(Kangle)=2~7のデータを近似式[特性比=α×Kangle+β]に最小二乗法を用いてフィッティングし、近似式の係数αとβを算出している。α=1.7288であり、β=-0.0513であり、残差の二乗和(決定係数)R2=0.9987である。角度ポテンシャル算出部10は、実験値に対応する角度パラメータ(Kangle)を算出し、角度ポテンシャルを決定する。上記近似式を用いれば、第1種モノマーモデルの角度パラメータ(Kangle)が3.1、第2種モノマーモデルの角度パラメータ(Kangle)が4.0、第3種モノマーモデルの角度パラメータ(Kangle)が6.3と算出する。
上記により、各々のモノマーモデル5の角度ポテンシャル(角度ポテンシャルを決定するパラメータ)を、各モノマーの特性比に合致するように算出できる。
The angular potential calculation unit 10 calculates the angular potential U angle (angle parameter (K angle )) of each of the first type monomer model 5, the second type monomer model 6, and the third type monomer model 7 based on experimental values. In this embodiment, various parameters for determining the potential are unified to K = 30.0, R 0 = 1.5, ε = 1.0, and σ = 1.0 for all models. In this embodiment, the first type monomer model 5 is butadiene, and the characteristic ratio described in the literature (Polymer, Vol. 48, September issue, p. 737 (1999), Society of Polymer Science) is 5.4. The second type monomer model 6 is ethylene, and the characteristic ratio described in the above literature is 6.8. The third type monomer model 7 is styrene, and the characteristic ratio described in the above literature is 10.8. Each monomer model in this embodiment is a model in which 200 particles are connected in a linear chain using the Kremer-Grest model, and the inter-particle distance L is 0.97. If the angle parameter (K angle ) that determines the angle potential is provisionally determined, the relationship between the angle potential U(θ) and the angle θ can be calculated as shown in the lower diagram of Fig. 5. By setting a number of different angle parameters (K angle = 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 in Fig. 5) in the first type monomer model 5 and continuing the molecular dynamics calculation until an equilibrium state is reached, the end-to-end distance |r 1 -r N | can be calculated for each angle parameter, and the relationship between the angle parameter (K angle ) and the characteristic ratio can be calculated as shown in the upper diagram of Fig. 5. In the upper part of Fig. 5, data for angle parameters (K angle ) = 2 to 7 are fitted to the approximation formula [characteristic ratio = α × K angle + β] using the least squares method, and the coefficients α and β of the approximation formula are calculated. α = 1.7288, β = -0.0513, and the sum of squares of the residuals (coefficient of determination) R 2 = 0.9987. The angular potential calculation unit 10 calculates the angular parameters (K angle ) corresponding to the experimental values and determines the angular potential. Using the above approximation formula, the angular parameter (K angle ) of the first type monomer model is calculated to be 3.1, the angular parameter (K angle ) of the second type monomer model is calculated to be 4.0, and the angular parameter (K angle ) of the third type monomer model is calculated to be 6.3.
From the above, the angular potential (parameters that determine the angular potential) of each monomer model 5 can be calculated so as to match the characteristic ratio of each monomer.
モノマー割当部11は、図6に示すように、ポリマーモデル3(水素添加SBR)を構成する複数の粗視化粒子30それぞれに対して、複数種類のモノマーモデル5~7のいずれかを割り当てる。図6では、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)が割り当てられた粒子30をBと表記し、第2種モノマーモデル6(エチレン)が割り当てられた粒子30をEと表記し、第3種モノマーモデル(スチレン)が割り当てられた粒子30をSと表記している。この時、第2種モノマーモデル6(エチレン)の第1種モノマーモデル5(ブタジエン)に対する割合が指定割合になるようにする。指定割合は、ユーザにより指定された割合であり自由に設定可能である。例えば、SBRは、スチレンが23.5%であり、ブタジエンが残りの76.5%を占める。水素添加すれば、ブタジエンの二重結合に水素が付加されてエチレン構造になるため、ブタジエンの割合が減り、その代わりにエチレンの割合が増える。水素添加率をY[%]とすれば、ブタジエンの割合[%]は76.5×(100-Y)となり、エチレンの割合[%]は76.5×Yとなる。モノマー割当部11は、指定された割合になるように、第1種モノマーモデル5に割り当てる粗視化粒子30の数と、第2種モノマーモデル6に割り当てる粗視化粒子30の数とを決定する。本実施形態では、1つのポリマーモデル3を、粗視化粒子数200個とし、3種類のモノマーモデル5~7を、各モノマーモデルの割当数に合致するように、ランダムに割り当てている。第3種モノマーモデル7(スチレン)に割り当てられる粒子数は47個である。水素添加率が0%であれば、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)に割り当てられる粒子数は153個である。水素添加率が10%であれば、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)に割り当てられる粒子数は約137個、第2種モノマーモデル6(エチレン)に割り当てられる粒子数は約16個となる。 As shown in FIG. 6, the monomer allocation unit 11 assigns one of the multiple types of monomer models 5 to 7 to each of the multiple coarse-grained particles 30 that make up the polymer model 3 (hydrogenated SBR). In FIG. 6, the particle 30 to which the first type monomer model 5 (butadiene) is assigned is represented as B, the particle 30 to which the second type monomer model 6 (ethylene) is assigned is represented as E, and the particle 30 to which the third type monomer model (styrene) is assigned is represented as S. At this time, the ratio of the second type monomer model 6 (ethylene) to the first type monomer model 5 (butadiene) is set to a specified ratio. The specified ratio is a ratio specified by the user and can be freely set. For example, SBR is 23.5% styrene and the remaining 76.5% is butadiene. When hydrogen is added, hydrogen is added to the double bond of butadiene to form an ethylene structure, so the ratio of butadiene decreases and the ratio of ethylene increases instead. If the hydrogenation rate is Y [%], the percentage [%] of butadiene is 76.5 × (100-Y), and the percentage [%] of ethylene is 76.5 × Y. The monomer allocation unit 11 determines the number of coarse-grained particles 30 to be allocated to the first type monomer model 5 and the number of coarse-grained particles 30 to be allocated to the second type monomer model 6 so as to achieve the specified percentage. In this embodiment, one polymer model 3 has 200 coarse-grained particles, and the three types of monomer models 5 to 7 are randomly allocated so as to match the number allocated to each monomer model. The number of particles allocated to the third type monomer model 7 (styrene) is 47. If the hydrogenation rate is 0%, the number of particles allocated to the first type monomer model 5 (butadiene) is 153. If the hydrogenation rate is 10%, the number of particles allocated to the first type monomer model 5 (butadiene) is about 137, and the number of particles allocated to the second type monomer model 6 (ethylene) is about 16.
ポテンシャル設定部12は、複数の粗視化粒子30それぞれについて、割り当てられたモノマーモデル5~7に対応するポテンシャルを設定する。本実施形態では、式(1)と(2)のポテンシャルは、モノマーモデルの種類に関係なく同一である。ポテンシャル設定部12は、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)として割り当てられた粗視化粒子30の角度パラメータ(Kangle)を3.1とし、第2種モノマーモデル6(エチレン)として割り当てられた粗視化粒子30の角度パラメータ(Kangle)を4.0とし、第3種モノマーモデル7(スチレン)として割り当てられた粗視化粒子30の角度パラメータ(Kangle)を6.3とし、角度ポテンシャルを設定する。 The potential setting unit 12 sets potentials corresponding to the assigned monomer models 5 to 7 for each of the multiple coarse-grained particles 30. In this embodiment, the potentials of formulas (1) and (2) are the same regardless of the type of monomer model. The potential setting unit 12 sets the angle potentials by setting the angle parameter (K angle ) of the coarse-grained particle 30 assigned as the first type monomer model 5 (butadiene) to 3.1, the angle parameter (K angle ) of the coarse-grained particle 30 assigned as the second type monomer model 6 (ethylene) to 4.0, and the angle parameter (K angle ) of the coarse-grained particle 30 assigned as the third type monomer model 7 (styrene) to 6.3.
架橋処理実行部13は、指定された数のポリマーモデル3と、架橋粒子モデル4を空間に配置して、平衡化処理を行った後、平衡状態においてポリマーモデル3における第1種モノマーモデル5と架橋粒子モデル4とを結合させる架橋処理を実行する。平衡化処理は、平衡状態になるまで所定圧力および所定温度において分子動力学計算を実行する。架橋処理実行部13は、第1種モノマーモデル5と架橋粒子モデル4が所定距離内に近づいた場合に、所定確率で両者を結合する。架橋処理実行部13は、全ての架橋粒子モデル4が結合済みとなるまで、処理を繰り返し実行する。これにより、水素添加SBRモデル(高分子モデル2)が生成完了となる。平衡状態は、例えば、モデル全体のポテンシャルの一定期間の変動が一定幅以内に収まる状態などが挙げられる。 The crosslinking process execution unit 13 places a specified number of polymer models 3 and crosslinked particle models 4 in space, performs equilibration processing, and then executes crosslinking processing to bond the first type monomer model 5 and the crosslinked particle model 4 in the polymer model 3 in an equilibrium state. The equilibration processing executes molecular dynamics calculations at a specified pressure and a specified temperature until an equilibrium state is reached. When the first type monomer model 5 and the crosslinked particle model 4 approach each other within a specified distance, the crosslinking process execution unit 13 bonds them with a specified probability. The crosslinking process execution unit 13 repeatedly executes the process until all the crosslinked particle models 4 are bonded. This completes the generation of the hydrogenated SBR model (polymer model 2). An example of an equilibrium state is a state in which the fluctuation in the potential of the entire model over a certain period of time is within a certain range.
全ての第1種モノマーモデル5(ブタジエン)の粗視化粒子30を架橋粒子モデル4に結合可能に設定してもよいが、ポリマーモデル3に占める第1種モノマーモデル5(ブタジエン)の数が他のモノマーモデルに比べて相対的に多いため、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)の粗視化粒子30の一部だけを架橋粒子モデル4に結合可能に設定することが好ましい。架橋粒子モデル4は、或るポリマーモデル3の第1種モノマーモデル5と結合し且つ他のポリマーモデル3の第1種モノマーモデル5と結合することが好ましいため、架橋粒子モデル4と結合可能に設定された粗視化粒子30を中心とした所定数内の粗視化粒子は架橋粒子モデル4と結合不可能に設定されることが好ましい。これにより、1つの架橋粒子モデル4が同一のポリマーモデル3の複数の第1種モノマーモデル5(ブタジエン)に結合してしまうことを抑制可能となり、架橋の均一性を向上可能となる。また、水素添加率が高くなるについて、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)が減るため、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)の数の減少に合わせて、架橋粒子モデル4と結合可能な粗視化粒子30(第1種モノマーモデル5)の数を減らすことが好ましい。架橋の均一性を向上可能となる。 Although all the coarse-grained particles 30 of the first type monomer model 5 (butadiene) may be set to be bondable to the crosslinked particle model 4, since the number of the first type monomer models 5 (butadiene) in the polymer model 3 is relatively large compared to other monomer models, it is preferable to set only a part of the coarse-grained particles 30 of the first type monomer model 5 (butadiene) to be bondable to the crosslinked particle model 4. Since it is preferable that the crosslinked particle model 4 be bonded to the first type monomer model 5 of a certain polymer model 3 and to the first type monomer model 5 of another polymer model 3, it is preferable that a predetermined number of coarse-grained particles centered on the coarse-grained particle 30 set to be bondable to the crosslinked particle model 4 are set to be unable to be bonded to the crosslinked particle model 4. This makes it possible to prevent one crosslinked particle model 4 from bonding to multiple first type monomer models 5 (butadiene) of the same polymer model 3, thereby improving the uniformity of the crosslinking. In addition, as the hydrogenation rate increases, the number of first type monomer models 5 (butadiene) decreases, so it is preferable to reduce the number of coarse-grained particles 30 (first type monomer models 5) that can be bonded to the crosslinked particle models 4 in accordance with the reduction in the number of first type monomer models 5 (butadiene). This makes it possible to improve the uniformity of the crosslinking.
[高分子モデルの生成方法]
上記システム1が実行する、高分子モデルの生成方法を、図2を用いて説明する。ここでは、高分子モデルとして水素添加SBRモデルを生成する例を挙げる。メモリ1bには、分子動力学計算で用いる所定圧力、所定温度が予め設定され、記憶されている。また、メモリ1bには、スチレン、ブタジエン及びエチレンの特性比が予め設定され、記憶されている。
[Method of generating polymer model]
A method for generating a polymer model executed by the above system 1 will be described with reference to Fig. 2. Here, an example of generating a hydrogenated SBR model will be given as a polymer model. A predetermined pressure and a predetermined temperature used in the molecular dynamics calculation are set and stored in advance in the memory 1b. Also, the characteristic ratios of styrene, butadiene, and ethylene are set and stored in advance in the memory 1b.
まず、ステップST1において、角度ポテンシャル算出部10は、第1~3種モノマーモデル(ブタジエン、エチレン、スチレン)の角度ポテンシャル(角度パラメータ)を実験値に基づき算出する。本実施形態では、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)の角度パラメータ(Kangle)を3.1と算出し、第2種モノマーモデル6(エチレン)の角度パラメータ(Kangle)を4.0と算出し、第3種モノマーモデル7(スチレン)の角度パラメータ(Kangle)を6.3と算出する。 First, in step ST1, the angular potential calculation unit 10 calculates the angular potentials (angle parameters) of the first to third monomer models (butadiene, ethylene, styrene) based on experimental values. In this embodiment, the angular parameter (K angle ) of the first monomer model 5 (butadiene) is calculated to be 3.1, the angular parameter (K angle ) of the second monomer model 6 (ethylene) is calculated to be 4.0, and the angular parameter (K angle ) of the third monomer model 7 ( styrene ) is calculated to be 6.3.
次のステップST2において、図6に示すように、モノマー割当部11は、ポリマーモデル3を構成する複数の粗視化粒子30それぞれに対して、第1~3種モノマーモデルのいずれかを割り当てる。各々の割合は指定された割合になるようにする。 In the next step ST2, as shown in FIG. 6, the monomer allocation unit 11 allocates one of the first to third monomer models to each of the multiple coarse-grained particles 30 that make up the polymer model 3. The ratio of each is set to a specified ratio.
ステップST2において、全ての粗視化粒子30に、第1~3種モノマーモデルの割り当てが完了すれば、次のステップST3において、ポテンシャル設定部12は、複数の粗視化粒子30それぞれについて、割り当てられたモノマーモデルに対応するポテンシャルを設定する。本実施形態では、結合ポテンシャルのうちの角度ポテンシャル以外が共通であるので、角度ポテンシャルのみを割り当てられたモノマーモデルに対応するポテンシャルに設定する。 In step ST2, when the assignment of the first to third types of monomer models to all of the coarse-grained particles 30 is completed, in the next step ST3, the potential setting unit 12 sets a potential corresponding to the assigned monomer model for each of the multiple coarse-grained particles 30. In this embodiment, since the bond potentials other than the angular potential are common, only the angular potential is set to the potential corresponding to the assigned monomer model.
次のステップST4において、システム1は、第2種モノマーモデル(エチレン)および第3種モノマーモデル7(スチレン)が割り当てられた粗視化粒子30を、架橋粒子モデル4と結合不可能に設定する。また、第1種モノマーモデル(ブタジエン)の一部の粗視化粒子30を、架橋粒子モデル4と結合可能に設定する。第1種モノマーモデル(ブタジエン)の残りの粗視化粒子30を、架橋粒子モデル4と結合不可能に設定する。本実施形態では、第1種モノマーモデル(ブタジエン)に割り当てられた粗視化粒子30の数の約13%を、架橋粒子モデル4と結合可能に設定しているが、割合はこれに限定されない。 In the next step ST4, the system 1 sets the coarse-grained particles 30 assigned to the second type monomer model (ethylene) and the third type monomer model 7 (styrene) as not capable of bonding with the cross-linked particle model 4. In addition, some of the coarse-grained particles 30 of the first type monomer model (butadiene) are set as capable of bonding with the cross-linked particle model 4. The remaining coarse-grained particles 30 of the first type monomer model (butadiene) are set as not capable of bonding with the cross-linked particle model 4. In this embodiment, approximately 13% of the number of coarse-grained particles 30 assigned to the first type monomer model (butadiene) are set as capable of bonding with the cross-linked particle model 4, but the percentage is not limited to this.
次のステップST5において、架橋処理実行部13は、ポリマーモデル3において結合可能に設定された第1種モノマーモデル(ブタジエン)と架橋粒子モデル4とを結合させる架橋処理を実行する。これにより、モデルが生成完了となる。架橋処理の前に、未架橋の高分子モデルを安定状態にする平衡化処理を実行するとよい。架橋処理が完了すれば(全ての架橋粒子モデルが結合完了すれば)、平衡化処理を実行するとよい。 In the next step ST5, the crosslinking process execution unit 13 executes a crosslinking process to bond the first type monomer model (butadiene) set to be bondable in the polymer model 3 with the crosslinked particle model 4. This completes the generation of the model. Before the crosslinking process, it is recommended to execute an equilibration process to stabilize the uncrosslinked polymer model. Once the crosslinking process is completed (when all the crosslinked particle models have been bonded), it is recommended to execute an equilibration process.
[引張試験シミュレーション]
作成した高分子モデルが定性的な挙動を示すか否かを確認するために、引張試験シミュレーションを実行した。特開2017-96871で説明されている公知の手法を用いているので、詳細な説明は省略する。図1に示す伸長処理実行部14は、仮想空間に高分子モデルを配置し、仮想空間を体積一定、温度一定条件にてz軸方向に徐々に伸長していき、伸長比と応力を算出する。目的の伸長比まで一度に伸長することができないため、微量に伸長させる処理と、緩和処理(平衡処理)を繰り返し実行する。例えば、約1.0139倍に伸長し、その後、緩和処理を実行し、再度1.0139倍に伸長する処理を繰り返し実行する。z軸方向に約1.0139倍に伸長する処理を100回繰り返せば、伸長比を1から7まで得られ、その各時点の応力が得られ、ひずみも得られる。
[Tensile test simulation]
A tensile test simulation was performed to confirm whether the created polymer model exhibited qualitative behavior. A known method described in JP 2017-96871 A is used, so detailed description is omitted. The extension processing execution unit 14 shown in FIG. 1 places a polymer model in a virtual space, gradually extends the virtual space in the z-axis direction under constant volume and temperature conditions, and calculates the extension ratio and stress. Since it is not possible to extend the model to the desired extension ratio all at once, a process of slightly extending the model and a relaxation process (equilibrium process) are repeatedly performed. For example, the model is extended to about 1.0139 times, then a relaxation process is performed, and a process of extending the model to 1.0139 times again is repeatedly performed. If the process of extending the model to about 1.0139 times in the z-axis direction is repeated 100 times, the extension ratio can be obtained from 1 to 7, and the stress at each time point can be obtained, and the strain can also be obtained.
実施例
図7に示すように、水素添加率を0%、30%、50%、70%の4つの高分子モデル(水素添加SBR)を生成した。いずれのモデルも、1本のポリマーモデル3の鎖長が200(粗視化粒子30が200個)、ポリマーモデル3の本数を200本とし、架橋粒子モデル4を単一粒子として200個の架橋粒子モデル4が配置されている。図7に示すように、水素添加率の増加に伴い、第1種モノマーモデル5(ブタジエン)のうち架橋粒子モデル4と結合可能に設定される数(結合可能点数)を減少させている。架橋の均一性を向上させるためである。図7は、4つの高分子モデルと、その全粒子数、ブタジエン粒子数、結合可能点に設定される割合、結合可能点数、結合可能点数の全粒子に対する割合を示している。
図8は、図7に示す4つの水素添加SBRモデル(高分子モデル)のSS曲線を示す。上記引張シミュレーションで求めている。いずれのモデルも水素添加率が増加するほど応力が増加しており、定性的に水素添加SBRを再現できていることが理解できる。図8の応力は上に向かって増加する。縦軸の一グリッドは同じ量を示している。
Example As shown in FIG. 7, four polymer models (hydrogenated SBR) with hydrogenation rates of 0%, 30%, 50%, and 70% were generated. In each model, the chain length of one polymer model 3 is 200 (200 coarse-grained particles 30), the number of polymer models 3 is 200, and 200 crosslinked particle models 4 are arranged as single particles. As shown in FIG. 7, with an increase in the hydrogenation rate, the number of first-type monomer models 5 (butadiene) that are set to be able to bond with the crosslinked particle models 4 (number of possible bonding points) is reduced. This is to improve the uniformity of the crosslinking. FIG. 7 shows four polymer models, their total particle numbers, butadiene particle numbers, the ratio set to possible bonding points, the number of possible bonding points, and the ratio of the number of possible bonding points to the total particles.
Figure 8 shows the SS curves of the four hydrogenated SBR models (polymer models) shown in Figure 7. These were obtained by the tensile simulation described above. In all of the models, the stress increases as the hydrogenation rate increases, and it can be seen that the hydrogenated SBR can be qualitatively reproduced. The stress in Figure 8 increases upward. Each grid on the vertical axis shows the same amount.
以上のように、本実施形態の高分子モデルの生成方法のように、1又は複数のプロセッサが実行する、高分子モデルの生成方法であって、高分子モデル2は、直鎖状又は分岐状に接続される複数の粗視化粒子30を有する複数のポリマーモデル3と、架橋粒子モデル4とを含み、複数の粗視化粒子30は、第1種モノマーモデル5及び第2種モノマーモデル6を含む複数種類のモノマーモデル5~7のいずれかを表し、第1種モノマーモデル5及び第2種モノマーモデル6は、複数の粒子(50,60)が直鎖状又は分岐状に接続され且つ3粒子間の相互作用を表す角度ポテンシャルを有し、第1種モノマーモデル5は、架橋粒子モデル4と結合可能に設定可能であり、第2種モノマーモデル6は、架橋粒子モデル4と結合不可能に設定され、方法は、第1種モノマーモデル5と第2種モノマーモデル6それぞれの角度ポテンシャルを実験値に基づき算出することと、ポリマーモデル3を構成する複数の粗視化粒子30それぞれに対して、第2種モノマーモデル6の第1種モノマーモデル5に対する割合が指定された割合になるように、複数種類のモノマーモデル5~7のいずれかを割り当てることと、複数の粗視化粒子30それぞれについて、割り当てられたモノマーモデルに対応するポテンシャルを設定することと、ポリマーモデル3における第1種モノマーモデル5と架橋粒子モデル4とを結合させる架橋処理を実行することと、を含む、としてもよい。 As described above, the method for generating a polymer model according to the present embodiment is executed by one or more processors, and the polymer model 2 includes a plurality of polymer models 3 having a plurality of coarse-grained particles 30 connected in a linear or branched manner, and a cross-linked particle model 4, and the plurality of coarse-grained particles 30 represent any one of a plurality of types of monomer models 5 to 7 including a first type monomer model 5 and a second type monomer model 6, and the first type monomer model 5 and the second type monomer model 6 have a plurality of particles (50, 60) connected in a linear or branched manner and have an angular potential representing the interaction between the three particles, and the first type monomer model 5 can be set to be bonded to the cross-linked particle model 4, and the second type monomer model 5 can be set to be bonded to the cross-linked particle model 4. The polymer model 6 is set so as not to be bonded to the crosslinked particle model 4, and the method may include: calculating the angular potential of each of the first type monomer model 5 and the second type monomer model 6 based on experimental values; assigning one of the multiple types of monomer models 5 to 7 to each of the multiple coarse-grained particles 30 constituting the polymer model 3 so that the ratio of the second type monomer model 6 to the first type monomer model 5 is a specified ratio; setting a potential corresponding to the assigned monomer model for each of the multiple coarse-grained particles 30; and performing a crosslinking process to bond the first type monomer model 5 and the crosslinked particle model 4 in the polymer model 3.
このように、第1種モノマー(ブタジエン)と第2種モノマー(エチレン)を区別せずに混合させたモデルの角度パラメータを決定するのではなく、第1種モノマーモデル5と第2種モノマーモデル6を区別して各々のモノマーモデル5~7の角度ポテンシャルを決定する。各々のモノマーモデル5~7を、ポリマーモデルを構成する粗視化粒子に割り当てる。よって、第1種モノマーと第2種モノマーとの割合を自由に制御でき、その制御によって絡み合い度合いを制御可能となる。絡み合い度合いによって特性比が再現できるので、未知の割合のモデルであっても精度のよい評価に利用可能なモデルを生成可能となる。 In this way, instead of determining the angular parameters of a model in which the first monomer (butadiene) and the second monomer (ethylene) are mixed without distinction, the first monomer model 5 and the second monomer model 6 are distinguished and the angular potentials of each of the monomer models 5 to 7 are determined. Each of the monomer models 5 to 7 is assigned to a coarse-grained particle that constitutes the polymer model. Thus, the ratio of the first monomer and the second monomer can be freely controlled, and the degree of entanglement can be controlled by controlling this. Since the characteristic ratio can be reproduced by the degree of entanglement, it is possible to generate a model that can be used for accurate evaluation even for models with unknown ratios.
本実施形態のように、複数種類のモノマーモデル5~7は、架橋粒子モデル4と結合不可能な第3種モノマーモデル7を含む、としてもよい。これによれば、再現可能な高分子の種類を増やすことが可能となる。 As in this embodiment, the multiple types of monomer models 5 to 7 may include a third type of monomer model 7 that cannot be bonded to the crosslinked particle model 4. This makes it possible to increase the number of types of polymers that can be reproduced.
本実施形態のように、第1種モノマーモデル5はブタジエンモデルであり、第2種モノマーモデル6はエチレンモデルであり、第3種モノマーモデル7はスチレンモデルであり、高分子モデル2は水素添加SBRモデルである、としてもよい。
これによれば、割合が水素添加率として、水素添加SBRのモデルを生成可能となる。
As in this embodiment, the first monomer model 5 may be a butadiene model, the second monomer model 6 may be an ethylene model, the third monomer model 7 may be a styrene model, and the polymer model 2 may be a hydrogenated SBR model.
This makes it possible to generate a model of hydrogenated SBR, with the ratio being the hydrogenation rate.
本実施形態のように、高分子モデル2として、第1高分子モデル(水素添加率0%)及び第2高分子モデル(水素添加率30%)を生成することを含み、第2高分子モデルにおける第2種モノマーモデル6の第1種モノマーモデル5に対する割合(水素添加率30%)は、第1高分子モデルにおける第2種モノマーモデル6の第1種モノマーモデル5に対する割合(水素添加率0%)よりも高く、第2高分子モデル(水素添加率30%)における架橋可能に設定される第1種モノマーモデルの数は、第1高分子モデルにおける架橋可能に設定される第1種モノマーモデルの数よりも少なく設定されている、としてもよい。
この構成によれば、第2種モノマーモデルの第1種モノマーモデルに対する割合が高くなると、架橋可能に設定可能な第1種モノマーモデルが減ることになり、それに合わせて架橋可能に設定する第1種モノマーモデルの数を減らすことで、意図しない架橋を防ぎ、架橋均一性を向上可能となる。
As in the present embodiment, the method includes generating a first polymer model (hydrogenation rate 0%) and a second polymer model (hydrogenation rate 30%) as the polymer model 2, the ratio of the second type monomer model 6 to the first type monomer model 5 in the second polymer model (hydrogenation rate 30%) is higher than the ratio of the second type monomer model 6 to the first type monomer model 5 in the first polymer model (hydrogenation rate 0%), and the number of first type monomer models set to be crosslinkable in the second polymer model (hydrogenation rate 30%) is set to be less than the number of first type monomer models set to be crosslinkable in the first polymer model.
According to this configuration, when the ratio of the second type monomer model to the first type monomer model becomes high, the number of first type monomer models that can be set as crosslinkable decreases, and by reducing the number of first type monomer models that are set as crosslinkable accordingly, unintended crosslinking can be prevented and crosslinking uniformity can be improved.
本実施形態に係るプログラムは、上記方法を1又は複数のコンピュータに実行させるプログラムである。
これらプログラムを実行することによっても、上記方法の奏する作用効果を得ることが可能となる。
The program according to this embodiment is a program for causing one or more computers to execute the above-described method.
By executing these programs, it is possible to obtain the effects of the above-mentioned methods.
以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above with reference to the drawings, the specific configuration should not be considered to be limited to these embodiments. The scope of the present disclosure is indicated not only by the description of the above embodiments but also by the claims, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.
(1)前記実施形態の高分子モデル2は、スチレンとしての第3種モノマーモデル7を有しているが、第3種モノマーモデル7は省略可能である。 (1) The polymer model 2 in the above embodiment has a third monomer model 7 as styrene, but the third monomer model 7 can be omitted.
(2)前記実施形態において高分子モデルは、SBRであるが、これに限定されない。互いに割合が取り合いの関係(負の相関関係)にある2種のモノマーを有していれば、種々の高分子の再現に利用可能である。 (2) In the above embodiment, the polymer model is SBR, but is not limited to this. As long as it has two types of monomers whose ratios are in a competitive relationship (negative correlation), it can be used to reproduce various polymers.
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The structures employed in each of the above embodiments can be employed in any other embodiment. The specific configurations of each part are not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit of this disclosure.
例えば、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現できる。特許請求の範囲、明細書、および図面中のフローに関して、便宜上「まず」、「次に」等を用いて説明したとしても、この順で実行することが必須であることを意味するものではない。 For example, the order of execution of each process, such as operations, procedures, steps, and stages, in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specifications, and drawings, can be realized in any order, so long as the output of a previous process is not used in a subsequent process. Even if the flow in the claims, specifications, and drawings is explained using "first," "next," etc. for convenience, this does not mean that it is necessary to execute the processes in this order.
図1に示す各部は、所定プログラムを1又は複数のプロセッサで実行することで実現しているが、各部を専用メモリや専用回路で構成してもよい。上記実施形態のシステム1は、一つのコンピュータのプロセッサ1aにおいて各部が実装されているが、各部を分散させて、複数のコンピュータやクラウドで実装してもよい。すなわち、上記方法を1又は複数のプロセッサで実行してもよい。 Each unit shown in FIG. 1 is realized by executing a specific program on one or more processors, but each unit may also be configured with a dedicated memory or dedicated circuit. In the above embodiment of system 1, each unit is implemented in processor 1a of a single computer, but each unit may be distributed and implemented on multiple computers or in the cloud. In other words, the above method may be executed on one or more processors.
システム1は、プロセッサ1aを含む。例えば、プロセッサ1aは、中央処理ユニット(CPU)、マイクロプロセッサ、またはコンピュータ実行可能命令の実行が可能なその他の処理ユニットとすることができる。また、システム1は、システム1のデータを格納するためのメモリ1bを含む。一例では、メモリ1bは、コンピュータ記憶媒体を含み、RAM、ROM、EEPROM、フラッシュメモリまたはその他のメモリ技術、CD-ROM、DVDまたはその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージまたはその他の磁気記憶デバイス、あるいは所望のデータを格納するために用いることができ、そしてシステム1がアクセスすることができる任意の他の媒体を含む。 System 1 includes a processor 1a. For example, processor 1a can be a central processing unit (CPU), a microprocessor, or other processing unit capable of executing computer-executable instructions. System 1 also includes memory 1b for storing data for system 1. In one example, memory 1b includes computer storage media, including RAM, ROM, EEPROM, flash memory or other memory technology, CD-ROM, DVD or other optical disk storage, magnetic cassettes, magnetic tapes, magnetic disk storage or other magnetic storage devices, or any other media that can be used to store desired data and that can be accessed by system 1.
3…ポリマーモデル、4…架橋粒子モデル、5…第1種モノマーモデル、6…第2種モノマーモデル、7…第3種モノマーモデル、30…粗視化粒子、50,60,70…粒子。 3...polymer model, 4...crosslinked particle model, 5...first type monomer model, 6...second type monomer model, 7...third type monomer model, 30...coarse-grained particle, 50, 60, 70...particle.
Claims (6)
前記高分子モデルは、直鎖状又は分岐状に接続される複数の粗視化粒子を有する複数のポリマーモデルと、架橋粒子モデルとを含み、
前記複数の粗視化粒子は、第1種モノマーモデル及び第2種モノマーモデルを含む複数種類のモノマーモデルのいずれかを表し、
前記第1種モノマーモデル及び第2種モノマーモデルは、複数の粒子が直鎖状又は分岐状に接続され且つ3粒子間の相互作用を表す角度ポテンシャルを有し、
前記第1種モノマーモデルは、前記架橋粒子モデルと結合可能に設定可能であり、
前記第2種モノマーモデルは、前記架橋粒子モデルと結合不可能に設定され、
前記方法は、
前記第1種モノマーモデルと前記第2種モノマーモデルそれぞれの前記角度ポテンシャルを実験値に基づき算出することと、
前記ポリマーモデルを構成する前記複数の粗視化粒子それぞれに対して、前記第2種モノマーモデルの前記第1種モノマーモデルに対する割合が指定された割合になるように、前記複数種類のモノマーモデルのいずれかを割り当てることと、
前記複数の粗視化粒子それぞれについて、割り当てられた前記モノマーモデルに対応するポテンシャルを設定することと、
前記ポリマーモデルにおける前記第1種モノマーモデルと前記架橋粒子モデルとを結合させる架橋処理を実行することと、を含む、高分子モデルの生成方法。 1. A method for generating a polymer model, executed by one or more processors, comprising:
The polymer model includes a plurality of polymer models having a plurality of coarse-grained particles connected in a linear or branched manner, and a bridged particle model;
the plurality of coarse-grained particles represent any one of a plurality of types of monomer models including a first type monomer model and a second type monomer model;
The first type monomer model and the second type monomer model each have a plurality of particles connected in a linear or branched chain form and an angular potential representing an interaction between three particles,
The first type monomer model can be set to be capable of being bound to the bridge particle model,
The second type monomer model is set to be incapable of bonding with the bridge particle model,
The method comprises:
Calculating the angular potentials of the first type monomer model and the second type monomer model based on experimental values;
Allocating any one of the plurality of types of monomer models to each of the plurality of coarse-grained particles constituting the polymer model such that a ratio of the second type monomer model to the first type monomer model is a designated ratio;
Setting a potential corresponding to the assigned monomer model for each of the plurality of coarse-grained particles;
and performing a cross-linking process to bond the first type monomer model and the cross-linked particle model in the polymer model.
前記第2高分子モデルにおける前記第2種モノマーモデルの前記第1種モノマーモデルに対する割合は、前記第1高分子モデルにおける前記第2種モノマーモデルの前記第1種モノマーモデルに対する割合よりも高く、
前記第2高分子モデルにおける架橋可能に設定される前記第1種モノマーモデルの数は、前記第1高分子モデルにおける架橋可能に設定される前記第1種モノマーモデルの数よりも少なく設定されている、請求項1~3のいずれかに記載の方法。 The method includes generating a first polymer model and a second polymer model as the polymer model;
a ratio of the second type monomer model to the first type monomer model in the second polymer model is higher than a ratio of the second type monomer model to the first type monomer model in the first polymer model;
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the number of the first type monomer models set to be crosslinkable in the second polymer model is set to be less than the number of the first type monomer models set to be crosslinkable in the first polymer model.
A program for causing one or more processors to execute the method according to any one of claims 1 to 4.
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