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■講座のポイント
高分子材料は、固体のような弾性と液体のような粘性を併せ持ち、その力学応答は変形速度や観察時間によって大きく変化します。
本講座では、材料力学の基本である力と変形、応力とひずみから出発し、弾性率・粘度・粘弾性の意味を整理します。さらに、応力緩和、クリープ、動的粘弾性測定と力学モデルによるデータの読み方を解説します。後半では、高分子鎖の形態と運動に立ち返り、ゴム弾性、非線形弾性、粘性および緩和が分子構造とどのように結び付くかを概説します。スライムを代表とする動的な架橋材料を例に、結合の寿命と粘弾性緩和の関係にも触れます。測定値を単なる数値として扱わず、材料の構造・分子運動と対応付けて理解するための基礎を身に付けます。
■受講後、習得できること
・力、変形、応力、ひずみ、弾性率および粘度の関係を説明できる
・高分子材料における弾性・粘性・粘弾性の違いを理解できる
・応力緩和、クリープ、動的粘弾性測定の特徴と使い分けを理解できる
・Maxwellモデル等を用いて粘弾性データの意味を読み解ける
・高分子鎖の分子運動や動的結合と巨視的な粘弾性を関連付けて考察できる
■講演中のキーワード
・高分子材料力学
・レオロジー
・粘弾性
・動的粘弾性測定
・ゴム弾性／過渡的網目
出典：株式会社情報機構 講座案内より（情報機構の講座ページ）
1. 高分子材料力学とレオロジー
1.1 レオロジーとは何か
1.2 固体・液体・ソフトマター
1.3 弾性、粘性、粘弾性
1.4 時間スケールによって変わる材料応答
2. 力と変形を表す基礎量
2.1 力・変位から応力・ひずみへ
2.2 一軸伸長とせん断変形
2.3 ヤング率、剛性率、ポアソン比
2.4 大変形と真応力・公称応力
3. 粘弾性の測定とデータの読み方
3.1 引張・圧縮試験とせん断レオメータ
3.2 応力緩和試験
3.3 クリープ試験
3.4 動的粘弾性測定と貯蔵・損失弾性率
4. 粘弾性のモデル化
4.1 線形粘弾性とBoltzmannの重畳原理
4.2 バネとダッシュポット
4.3 MaxwellモデルとVoigtモデル
4.4 緩和時間と緩和スペクトル
5. 高分子材料の弾性
5.1 高分子の構造と状態
5.2 ガラス状態・ゴム状態とゴム弾性
5.3 高分子鎖の形態とエントロピー弾性
5.4 ネットワーク構造と非線形弾性
6. 高分子材料の粘性と分子運動
6.1 粘性・応力緩和の分子論的起源
6.2 非絡み合い高分子のRouseモデル
6.3 絡み合い高分子のレプテーション
6.4 過渡的網目における結合寿命と粘弾性緩和、まとめ
7. 質疑応答
出典：株式会社情報機構 講座案内より（情報機構の講座ページ）
東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 講師 国立研究開発法人科学技術振興機構 創発研究者 博士(工学) 片島 拓弥 氏
■経歴
【学歴】
2010年3月 東京大学 工学部 マテリアル工学科
2015年3月 東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻
【職歴】
2015年4月～2018年8月 大阪大学 大学院理学研究科 高分子科学専攻 助教
2018年9月～2019年8月 理化学研究所 環境資源科学研究センター バイオ高分子研究チーム 特別研究員
2019年9月～2019年9月 東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 学術支援専門職員
2019年10月～2020年7月 東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 特任研究員
2020年8月～2021年10月 東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 特任助教
2021年11月～2023年2月 東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 特任講師
2023年3月～現在 東京大学 大学院工学系研究科 バイオエンジニアリング専攻 講師
2024年10月～現在 国立研究開発法人科学技術振興機構 創発研究者
■専門および得意な分野・研究
・高分子材料を中心としたソフトマターのレオロジーと構造―物性相関
・高分子ネットワークの分子ダイナミクスと粘弾性の精密解析・制御
・感性の定量評価に基づくバイオマテリアル設計（分子感性工学）
■本テーマ関連学協会での活動
・日本レオロジー学会
・高分子学会
・アメリカ物理学会
出典：株式会社情報機構 講座案内より（情報機構の講座ページ）
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