大規模計算とその場観察の定量的融合による革新的材料組織予測法の開発
【研究分野】機械材料・材料力学
【研究キーワード】
フェーズフィールド法 / 分子動力学法 / その場観察 / データサイエンス / 凝固 / 粒成長 / 材料組織 / 大規模計算
【研究成果の概要】
材料開発では，材料組織の適切な予測と制御が極めて重要である．本研究では，フェーズフィールド(PF)計算，SPring-8によるその場観察，分子動力学(MD)計算の三つの最先端研究をデータサイエンスにより融合し，革新的メゾスケール材料組織予測アプローチの構築を目指した．MD計算結果を観察データとし，PFとEnKFによるデータ同化によって界面物性値を算出する手法を開発した．SPring-8その場観察結果を観測データとし，PFとEnKFによるデータ同化によって物性値と場の情報を得る基盤技術を構築した．大規模PF計算による高精度材料組織予測法を開発し，凝固と粒成長の組織予測とメカニズム解明を行った．
【研究の社会的意義】
人々の生活が多様性を増す中で，ものづくりの根幹である材料開発の時間短縮が喫緊の課題となっている．材料開発は，素材の開発に加え，メゾスケールの組織制御が極めて重要である．本研究では，大規模フェーズフィールド計算，大型放射光施設によるその場観察，大規模分子動力学計算の，最先端の3つの研究をデータサイエンスを用いて融合する高精度材料組織予測法の開発を試み，その基盤を構築した．当該分野における日本の最先端研究の融合，実験と計算の融合を推し進めたことに学術的意義がある．本研究で構築した融合研究の基盤をさらに発展させ，多様なものづくりを支える材料開発に貢献することが可能となる．
【研究代表者】