金属腐食現象に対するミクロ・マクロ計算科学的アプローチ

Micro/macro computational approach for metal corrosion phenomena

五十嵐 誉廣  

Igarashi, Takahiro

溶液中金属の腐食は、材料と環境両方の因子が影響する電気化学反応である。溶液中では化学種の価数変化や拡散による化学種輸送(長時間, マクロスケール)、固液界面では金属の表面状態と界面近傍の化学種に対応した電気化学反応(短時間, ナノスケール)、材料側では化学反応の進行による表面形状の変化(長時間, マクロスケール)が進行している。これらすべての因子を考慮した計算シミュレーションをまともに行うためには、表面粗さを表現できるサイズのシステムに対して数年オーダーの量子計算を行う必要があり、昨今の高性能計算機をもってしても非常に困難である。我々は、着目する現象ごとに異なる計算アプローチを適用し、腐食現象の総合的な理解を試みている。本講演では、我々のグループで行っているミクロマクロスケールでの様々な計算シミュレーション例を紹介する。

Corrosion of metal in solution is electrochemical reaction that is influenced by both material and environmental factors. For example, move of chemical species due to change of valence charge and diffusion of chemical species in solution (long time, macro scale), electrochemical reaction corresponding to metal surface condition (short time, nano scale), changes in surface molphorogy by chemical reaction (long time, macro scale). In order to carry out computational simulation taking into consideration all these factors, it is necessary to conduct several years of quantum calculation for a system with size that can express surface roughness, and even with recent high-performance computers it is quite difficult to do. We apply different computational approaches to each phenomenon and try to comprehensively understand corrosion phenomena. In this presentation, we introduce various computational simulation examples on the micro to macro scale conducted in our group.