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棒状あるいは平板状粒子・分子を含む複雑流体の塗布による配向膜形成技術の開発

Research Project

Project/Area Number 16H04266
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

高橋 勉  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20216732)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 吉武 裕美子  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (80453794)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2016: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Keywords複雑流体 / 塗布 / 流動配向 / 薄膜 / 分子配向膜 / 乾燥 / 反射率 / 液晶性色素 / 懸濁液 / 流体工学 / 可視化 / 非ニュートン流 / 配向膜
Outline of Annual Research Achievements

偏光膜や色素型太陽電池,電池の高性能化・低価格化に必要な技術として,色素会合体や炭素繊維・粒子などの棒状や平板状の粒子・分子を液体に分散し平板上に塗布することで簡便に配向した膜を形成する技術の開発を目指した.塗布と乾燥の2つのプロセスのうち,この研究では塗布過程に目指し,粒子・分子配向による粘度の変化や異方性の発生を求める技術,液膜表面の反射により表面近傍の配向状態を高速に測定する技術の開発,そしてこれらを用いて塗布における流動配向の様子を測定し,配向する条件を明らかにする計画を立てた.
これに対して棒状粒子分散系流体において平面伸張場において粘度の異方性が発生することを実験で検証し,この種の流体に適用できる高精度の平面伸張粘度測定手法として円板ボブ押し込み法を開発した.さらに,表面反射エリプソメトリを高速化し時間的変化を測定できる測定手法を開発し,塗布膜表面の分子配向の時間的変化を実測した.これらをもとに塗布過程のせん断領域と表面形成領域における配向メカニズムを明らかにした.
研究は順調に進行し,想定以上の進度で成果が得られた.平面伸張粘度の測定技術に関しては計画当初に検討していた方法に精度を低下させる問題点が見いだされたが,それを解消し,かつより簡便な装置で高精度の測定が出来る手法を見いだし,この分野で著名な論文集であるRheologica Actaに掲載された※1.また,表面の配向状態を反射光で評価する液膜表面での反射光を用いたエリプソメトリでは,1秒間に50データ程度の速度で配向度と配向角を同時に測定できる手法となり,日本レオロジー学会誌に論文として掲載された※2.これらの測定技術により計測された塗布と液膜の配向状態については3つの国際会議での発表のほか,国内の学会でも数回にわたり成果を報告できた.

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report

Research Products

(12 results)

All 2018 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation

  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学(イギリス)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Evaluation of Molecule Orientation on Liquid Surface in Transient State Using by Anisotropic Reflection2018

    • Author(s)
      Wakaki Shiro、Takahashi Tsutomu
    • Journal Title

      J. Soc. Rheol., Jpn

      Volume: 46 Issue: 2 Pages: 85-91

    • DOI

      10.1678/rheology.46.85

    • NAID

      130007384082

    • ISSN
      0387-1533, 2186-4586
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] RHEO-OPTIC PROPERTIES OF CHROMONIC LIQUID CRYSTAL DYE IN TRANSIENT SHEAR2018

    • Author(s)
      Shiro WAKAKI, Yoshiki YAMADA, Tsutomu TAKAHASHI
    • Organizer
      Conference on Modelling Fluid Flow CMFF’18
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of molecule orientation on liquid surface in drying process using by anisotropic reflection2018

    • Author(s)
      Shiro WAKAKI and Tsutomu TAKAHASHI
    • Organizer
      The 7th Pacific Rim Conference on Rheology (PRCR2018)
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 繊維懸濁液における流動配向が粘度に及ぼす影響の定量的評価2018

    • Author(s)
      八友大知,杉原幸信,高橋勉
    • Organizer
      日本機械学会2018年度年次大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 偏光高速度イメージング装置を用いた塗布流動場における分子配向挙動の空間的評価2018

    • Author(s)
      若木志郎,北島直之,高橋勉,伊藤雅利,大沼隼志
    • Organizer
      第66回レオロジー討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 液晶性色素の塗布薄膜に対して乾燥時間が分子配向におよぼす影響2018

    • Author(s)
      北島直之,若木志郎,高橋勉,伊藤雅利,大沼隼志
    • Organizer
      第66回レオロジー討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] コロイドゲル中に分散された球状粒子のせん断流動場における挙動2018

    • Author(s)
      小泉理史,佐藤靖徳,高橋勉
    • Organizer
      第66回レオロジー討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 塗布における液晶性色素のレオロジー特性に関する研究2017

    • Author(s)
      山田佳輝,北島直之,若木志郎,高橋勉
    • Organizer
      第65回レオロジー討論会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 液晶性色素の塗布による会合体配向膜形成に対する乾燥過程の影響2016

    • Author(s)
      若木 志郎, 吉武 裕美子, 高橋 勉
    • Organizer
      日本機械学会2016年度年次大会
    • Place of Presentation
      九州大学伊都キャンパス
    • Year and Date
      2016-09-11
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Effect of drying process for aggregation orientation film by application of chromonic liquid crystals2016

    • Author(s)
      Shiro Wakaki, Yumiko Yoshitake and Tsutomu Takahashi
    • Organizer
      The XVIIth International Congress on Rheology (ICR2016)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A study on flow-induced anisotropic shear viscosity of fiber suspensions2016

    • Author(s)
      Yukinobu Sugihara, Yumiko Yoshitake and Tsutomu Takahashi
    • Organizer
      The XVIIth International Congress on Rheology (ICR2016)
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Year and Date
      2016-08-08
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2019-12-27  

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