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Clarification of internal structure formation of solid-liquid-liquid dispersion having unique rheological properties

Research Project

Project/Area Number 17K14852
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

Ishigami Toru  広島大学, 工学研究科, 准教授 (70595850)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsキャピラリーサスペンション / レオロジー / 直接数値シミュレーション / 降伏応力 / 理論解析 / 数値流体力学 / 粉体工学
Outline of Final Research Achievements

In this study, we investigated the mechanism and prediction of rheological properties of particle-liquid-liquid three-phase dispersion, i.e. capillary suspension. We first developed a theoretical model to estimate the yield stress and critical volume fraction that indicates the minimum volume fraction required to form capillary suspension. This model qualitatively described the experimental data and reference data, indicating the usefulness. Furthermore, the particulate structure formation was observed by direct numerical simulation method. The effects of contact angle and volume fraction on the structure formation were examined. The relationship between the structure formation and apparent viscosity presumed in previous papers was successfully visualized and quantitatively clarified.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は微粒子と水と油のような2種類の混和しない分散系が発言する特異的なレオロジー特性の機構解明を行った。定量的なレオロジー予測法を構築するとともに,計算機科学を用いることで,従来明らかにされていなかった構造形成過程の解明に初めて成功した。本研究の成果は,新しく,極めて簡単な粒子分散液のレオロジー特性制御法を提案するとともに,その定量的な予測に貢献するものである。新しいテクスチャーや流動性を有する食品や化粧品の開発や,この特異的なレオロジーを利用して,この分散系を前駆体にしたセラミックス作成手法などへの応用が期待できる。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2018 Other

All Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results) Remarks (2 results)

  • [Presentation] 毛管力による粒子分散液のゲル化2018

    • Author(s)
      石神 徹
    • Organizer
      第5回複雑熱流体工学シンポジア
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Analysis of gelation characteristics of concentrated suspension by capillary force2018

    • Author(s)
      T. Ishigami, K. Anzai, C. Tokishige, T. Fukasawa, K. Fukui, S. Kihara
    • Organizer
      ICCCI2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 固液液三相粒子分散系の降伏応力に関する理論解析2018

    • Author(s)
      石神 徹, 時重 千里, 深澤 智典, 福井 国博, 木原 伸一
    • Organizer
      混相流シンポジウム2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Research-status Report
  • [Presentation] 固液液三相粒子分散系の構造形成プロセスの直接数値シミュレーション2018

    • Author(s)
      安西 一馬, 石神 徹, 深澤 智典, 福井 国博
    • Organizer
      粉体工学会 第53回技術討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 固液液三相分散系の構造形成シミュレーション2018

    • Author(s)
      石神 徹, 安西 一馬, 深澤 智典, 福井 国博
    • Organizer
      化学工学会 第50回秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 直接数値シミュレーションによる固液液三相粒子分散系の構造形成プロセスの解明に関する検討2018

    • Author(s)
      安西 一馬, 石神 徹, 深澤 智典, 福井 国博, 三野 泰志
    • Organizer
      粉体工学会 秋期研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 毛管力によりゲル化した粒子分散系の解析2018

    • Author(s)
      石神 徹
    • Organizer
      粉体の機械的単位操作に関する参加型講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] キャピラリーサスペンションのレオロジー特性に対する粒子物性の影響評価2018

    • Author(s)
      時重 千里, 石神 徹, 深澤 智典, 福井 国博, 木原 伸一
    • Organizer
      第20回化学工学会学生発表会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 固液液三相粒子分散系の構造形成に関する直接数値シミュレーション2018

    • Author(s)
      安西 一馬, 石神 徹, 深澤 智典, 福井 国博
    • Organizer
      第20回化学工学会学生発表会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 固液液三相粒子分散系のレオロジー特性の解析2018

    • Author(s)
      石神 徹, 時重 千里, 安西 一馬, 深澤 智典, 福井 国博, 木原 伸一
    • Organizer
      化学工学会第83年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Analysis of gelation characteristics of concentrated suspension by capillary force2018

    • Author(s)
      Toru Ishigami, Kazuma Anzai, Chisato Tokishige, Tomonori Fukasawa, Kunihiro Fukui, Shin-ichi Kihara
    • Organizer
      The 6th International Conference on the Characterization and Control of Interfaces for High Quality Advanced Materials and the 54th Summer Symposium on Powder Technology (ICCCI2018)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 毛管力による粒子分散液のゲル化2018

    • Author(s)
      石神 徹
    • Organizer
      第5回複雑熱流体工学シンポジア
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Remarks] 広島大学 大学院 工学研究科 微粒子工学研究室

    • URL

      https://home.hiroshima-u.ac.jp/powder/index.html

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 広島大学 微粒子工学研究室ホームページ

    • URL

      http://home.hiroshima-u.ac.jp/powder/index.html

    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2020-03-30  

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