氏名 : 水谷元哉 (281467181)
所属 : 大野研究室
題目 : 円孔を有する高分子ゲル膜に生じる膨潤誘起パターン変態の三次元解析
概要 :
正方格子状に円孔を配列した高分子ゲル膜は，膨潤現象が起こると，体積増加に伴っ
て発生する内部応力により，ダイヤモンドプレートパターン（DPP）と呼ばれる円孔
が縦横と交互にパターン変態が起こることが確認されていたが，Wuら（２０１４）に
よってその先のパターン変態としてS字パターンと陥没パターンが報告された．
本研究室の過去の研究では，このパターン変態を二次元問題として解析し，DPPの再
現に成功し，発現メカニズムの知見を得たが，その先のパターン変態は再現できてい
ない．そこで本研究では，S字や陥没パターンを再現するため，二次元解析では考慮
されていない下面の拘束やゲル膜の厚さの考慮の必要があると仮定し三次元解析を
行った．
結果として二次元解析と三次元解析の比較をした．二次元解析では，円孔の座屈に
伴って巨視的応力が低下したが，三次元解析では上昇し続けた．また，膜厚の異なる
モデルを作成し解析したところ，円孔直径に対して膜厚の小さいモデルではパターン
化開始に必要な巨視的応力が高いが，膜厚が大きくなるにつれて二次元解析に近づい
ていった．これらから，下面の拘束や膜厚による影響が確認された．
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