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【この講座で学べること】
・接着現象を分子レベルで理解する視点
・量子化学計算を用いた接着研究の全体像
・密度汎関数理論（DFT）の基礎的な考え方
・接着界面モデルの構築方法
・引張接着力の理論計算手法
・せん断・はく離接着力の理論計算手法
・接着界面に働く相互作用の解析法
・金属・酸化物と接着性高分子との接着機構の解析例
・水分などの接着阻害因子の影響
【講座概要】
本講座は、接着現象を分子レベルから理解するために、量子化学計算を基盤とした理論的アプローチを学ぶことを目的とする。接着はモビリティ、エレクトロニクス、建築など幅広い産業を支える基盤技術であるが、その本質は界面における原子・分子間相互作用に起因する。本講座では、密度汎関数理論（DFT）を用いた第一原理計算の基礎から、接着界面のモデリング手法、引張・せん断・はく離といった接着強度の理論評価法、そして電子状態解析による接着機構の解明までを一貫して解説する。さらに、金属や酸化物と接着性高分子の界面に対する具体的な解析事例や、水分などの接着阻害因子の影響についても取り上げ、実材料における接着現象の理解を深める。これにより、接着を「分子論に基づいて設計可能な現象」へと捉え直し、理論と実践をつなぐ新たな視点を提供することを目指す。
１．接着現象の基礎と社会的意義
1.1 接着技術の重要性
1.2 マルチマテリアル化と軽量化
２．接着の古典的理論
2.1 機械的結合・分子拡散・化学結合・分子間力
2.2 ミクロな接着界面
３．接着界面の観測困難性と理論の必要性
４．量子化学計算による接着研究の概要
５．密度汎関数理論（DFT）の基礎
６．接着界面のモデリング戦略
6.1 周期境界条件の導入
6.2 接着剤のモデル化
6.3 有効性と限界
７．安定吸着構造の探索手法
８．引張接着力の理論評価法
９．せん断接着力の理論評価法
１０．はく離接着力の理論評価法
１１．接着界面における分子間相互作用の分解
11.1 分散相互作用と電子的相互作用
11.2 静電相互作用と電荷移動相互作用
１２．電子状態解析による接着機構の可視化
12.1 差電子密度解析
12.2 COHPなどの結合解析
１３．無機材料／エポキシ樹脂界面の接着機構
１４．水分が接着に与える影響
【質疑応答】
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