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慧正資訊：近日，東京大學(xué)工學(xué)部研究科與立邦集團(tuán)研發(fā)團(tuán)隊(duì)組成的聯(lián)合研究小組取得了一項(xiàng)令人矚目的成果。他們開(kāi)發(fā)出一種融合模擬與數(shù)學(xué)科學(xué)方法的全新技術(shù)，能夠精準(zhǔn)闡明高分子材料結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度之間的關(guān)系，該研究成果已于2024年12月2日（當(dāng)?shù)貢r(shí)間）發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志《化學(xué)理論與計(jì)算》上，引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。據(jù)悉，隨著這種新型分析方法的進(jìn)一步應(yīng)用與完善，涂料行業(yè)或?qū)⒂瓉?lái)一場(chǎng)前所未有的變革。
01
高分子材料研究新方法：微觀(guān)探秘獲突破
在材料科學(xué)的研究史上，高分子材料強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的關(guān)系始終是核心研究課題之一。長(zhǎng)期以來(lái)，盡管科研人員不斷努力，但精準(zhǔn)揭示二者間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)卻困難重重。
通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)和持久同源分析確定了高分子膜強(qiáng)度特性特征的結(jié)構(gòu)因子
此次，聯(lián)合研究小組另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)出一種融合分子動(dòng)力學(xué)模擬與數(shù)學(xué)科學(xué)方法（恒定同源分析）的創(chuàng)新性分析手段。利用超級(jí)計(jì)算機(jī)對(duì)高分子膜拉伸試驗(yàn)進(jìn)行了分子動(dòng)力學(xué)模擬，從數(shù)據(jù)中用數(shù)學(xué)方法（恒定同源分析）提取幾何學(xué)信息，分析了拉伸試驗(yàn)中高分子膜的結(jié)構(gòu)變化。據(jù)了解，傳統(tǒng)方式通常需讓機(jī)器憑借大量類(lèi)似數(shù)據(jù)預(yù)先學(xué)習(xí)，而新方法無(wú)需這類(lèi)預(yù)先知識(shí)儲(chǔ)備，就能自動(dòng)、高效地識(shí)別材料強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)之間的緊密聯(lián)系。
02
創(chuàng)新成果應(yīng)用：引領(lǐng)涂料行業(yè)新變革
涂料行業(yè)當(dāng)下正站在轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵十字路口，出于對(duì)地球環(huán)境和安全性等諸多因素的考量，行業(yè)正逐步從大量使用有機(jī)溶劑的涂料向水性涂料過(guò)渡，市場(chǎng)對(duì)高性能、環(huán)保型涂料的需求呈逐年上升趨勢(shì)。
在涂料開(kāi)發(fā)進(jìn)程中，精準(zhǔn)把控涂料材料的強(qiáng)度特性，對(duì)于保障涂料的耐久性等關(guān)鍵性能指標(biāo)至關(guān)重要。然而，過(guò)往傳統(tǒng)技術(shù)雖能測(cè)量高分子材料的強(qiáng)度特性，但卻很難將材料內(nèi)部具體結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度特性有效關(guān)聯(lián)起來(lái)，使得涂料材料設(shè)計(jì)多依賴(lài)經(jīng)驗(yàn)法則，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)性與精準(zhǔn)性，在一定程度上阻礙了涂料性能的進(jìn)一步提升。 而此次高分子材料研究的突破性成果，恰如一把“金鑰匙”，為涂料行業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新契機(jī)。借助清晰闡明的高分子材料強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的關(guān)系，能夠?yàn)橥苛喜牧系脑O(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供科學(xué)、精準(zhǔn)的指引。
從宏觀(guān)層面來(lái)看，這一創(chuàng)新方法有助于涂料行業(yè)在資源利用、時(shí)間成本把控以及降低環(huán)境負(fù)荷等多個(gè)方面實(shí)現(xiàn)優(yōu)化升級(jí)，將有力推動(dòng)整個(gè)涂料行業(yè)朝著高性能、環(huán)保型的方向穩(wěn)步邁進(jìn)，并有望重塑涂料行業(yè)現(xiàn)有的發(fā)展格局。
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