三次元繊維ネットワーク構造の粘弾性予測

• Project/Area Number: 16780124
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 林産科学・木質工学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 巽 大輔 京都大学, 農学研究科, 助手 (60293908)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2005: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000); Fiscal Year 2004: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 繊維ネットワーク / 粘弾性 / べき乗則 / 積層体 / セルロース / パルプ / スケーリング / 分散系

Research Abstract

繊維分散系についてその基本特性を詳細に検討した。繊維分散系の弾性率の濃度依存性を測定したところ、いずれの系も弾性率Gの対数は濃度cの対数に対して直線的に増加した。すなわち、G=kc^aと書ける。繊維として微結晶セルロースを用いたところa=2.25であった。また、パルプ繊維を用いるとa=3、シート状のバクテリアセルロースを用いるとa=5となることが示された。一方、kに関しては、これが繊維の軸比pとk∝p^2のような関係にあることがわかった。さらに、kは単繊維の弾性率にも依存した。以上のことから、aの値は繊維個々の特性とは無関係な繊維ネットワークの特性を反映し、kは繊維の軸比および弾性率等、繊維個々の特性に依存すると考えられる。これを確認する目的で、新たに2次元格子モデルを設定し、弾性率の濃度依存性について検討したところ、繊維が十分長くかつ繊維間にすべりがない場合はa=5となること、また、kは単繊維のヤング率E_fを用いてk=E_fp^2と書けることが明らかとなった。これは、上述の実験結果とも一致する。また、系に多糖水溶液を添加した結果、aの値が大きくなることが示された。これは、多糖添加により系のネットワーク構造が変化したことを示す。

Research Products

• [Journal Article] CAE用レオロジーの基礎:分散系のレオロジー (2005)
  • Author(s): 松本孝芳, 巽大輔
  • Journal Title: 成形加工 17 Pages: 548-557
• [Journal Article] 繊維ネットワークの粘弾性的性質 (2005)
  • Author(s): 巽大輔, 松本孝芳
  • Journal Title: 繊維学会誌 61(2) Pages: 48-51
  • NAID: 10014379500
• [Journal Article] ホヤおよび植物セルロース溶液のブレンド系のレオロジー特性 (2004)
  • Author(s): 巽大輔, 柳澤正弘, 松本孝芳
  • Journal Title: 材料 53(12) Pages: 1267-1271
  • NAID: 110006266182
• [Journal Article] 最近のセルロース繊維分散系のレオロジー的研究について-進展と動向- (2004)
  • Author(s): 巽大輔, 松本孝芳
  • Journal Title: 高分子加工 53(5) Pages: 195-201
  • NAID: 40006227934
• [Book] レオロジーデータハンドブック (2006)
  • Author(s): 松本孝芳, 巽大輔(分担執筆)
  • Total Pages: 564
  • Publisher: 丸善
• [Book] Advances in Rheology and Its Applications (2005)
  • Author(s): Daisuke Tatsumi, Takayoshi Matsumoto(分担執筆)
  • Total Pages: 1054
  • Publisher: Science Press USA Inc., NJ