2015.06/23 微粒子分散系高分子
機能性微粒子を高分子に分散して機能性高分子とする手法は、昔から高分子の機能性をあげるためによく使われてきた手法である。例えば絶縁体である高分子に導電性の高いカーボン微粒子を分散した半導体高分子や、熱伝導性が無機材料の１／１００以下という高分子にAlNやSiCなどの熱伝導性の高い粒子を分散し熱伝導性高分子を開発したりする。
この時の数値シミュレーションの手法として混合則が１９９０年前後まで使用されてきた。社会人をスタートした１９７９年に購入した複合材料の教科書に書かれていた材料物性の予測式もすべてこの混合則から導かれた式だった。当時の複合材料系の科学論文で考察に使用されていた式も混合則だった。
一方数学者の間では、パーコレーションの理論が古くから議論され、１９８０年頃にはスタウファーによる学生向けの著書も出版されている。当方もこの教科書に触発され、１９８０年中頃にはパーコレーションと混合則の両方を使用し、LATTICE Cを用いてプログラム開発を試み、転職してしばらく暇なときにそれを完成した。
パーコレーションの理論も混合則も科学の世界で生まれた高分子の微粒子分散系を議論するための考え方である。しかし、科学では真理は一つなので、今高分子の微粒子分散系を議論するときに混合則を持ち出す人はいなくなった。
ただ実務で材料物性を見積もるためにちょいと計算したりするときには混合則は重宝する。パーコレーションをシミュレートするソフトウェアを持っていても、電卓をたたいて答えを出せる混合則は、今となっては非科学的ではあるが微粒子分散系高分子材料の技術開発における便利なツールである。