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Development of viscosity estimation method based on Eyring's theory considering mesoscopic solution structure

Research Project

Project/Area Number 18K14040
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 27010:Transport phenomena and unit operations-related
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

Ono Takumi  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究員 (20637243)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywordsアルコール水溶液 / 密度 / 粘度 / 分子シミュレーション / 水素結合 / CPA状態式 / Eyring理論 / 高温高圧 / Kirkwood-Buff積分
Outline of Final Research Achievements

In order to develop new solvents that can control physical properties and to elucidate the influence of molecular structure on aqueous solution properties, the densities and viscosities of aqueous dihydric alcohol solutions at high temperatures and pressures up to 473.2 K and 40 MPa were measured. Combined with previous data of aqueous monohydric alcohol solutions, the effects of molecular structure on solution properties at high temperatures and pressures were evaluated by using excess properties and molecular simulations. Moreover, correlation model was developed by combining the Cubic-Plus-Association (CPA) equation of state and Eyring theory. The model was clarified that the behavior of density and viscosity could be well correlated and estimated from ambient condition to high temperatures and high pressures.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

373 K以上における、2価アルコール水溶液の密度・粘度データを世界で初めて報告するとともに、1価アルコール水溶液との比較から、ヒドロキシ基の数の違いが低アルコール組成での物性挙動に大きな影響を与えることを明らかにした。また、これまでEyring理論に含まれるパラメータの高温での適用性については評価されていなかったが、臨界温度を利用することで、高温条件まで拡張できる可能性が示された。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Densities and viscosities of (ethylene glycol - water) and (1,3-propanediol - water) binary mixtures at high temperatures of 373.2 and 473.2 K and high pressures up to 40 MPa2022

    • Author(s)
      小野 巧、小松 侑史、佐々木 結衣、大田 昌樹、佐藤 善之、竹林 良浩、古屋 武、猪股 宏
    • Journal Title

      Journal of Molecular Liquids

      Volume: 349 Pages: 118096-118096

    • DOI

      10.1016/j.molliq.2021.118096

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Eyring理論+CPA状態式を用いた高温高圧アルコール水溶液密度・粘度推算への展開2021

    • Author(s)
      佐々木結衣、小野巧、佐藤善之、大田昌樹、猪股宏
    • Organizer
      分離技術会年会 2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高温高圧ジオール水溶液の密度・粘度測定およびEyring理論+CPA状態式を用いた相関2021

    • Author(s)
      佐々木結衣、小野巧、大田昌樹、猪股宏
    • Organizer
      化学工学会第52回秋季大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子動力学シミュレーションによる1価および2価アルコール水溶液の水和構造解析2020

    • Author(s)
      伊藤優汰、小野巧、大田昌樹、猪股宏
    • Organizer
      化学工学会 第51回秋季大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 高温高圧条件における水-ジオール系の密度・粘度測定およびCubic Plus Association状態式及びEyring理論による相関2019

    • Author(s)
      小松 侑史、小野 巧、佐藤 善之、猪股 宏
    • Organizer
      熱物性シンポジウム2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 溶液系の密度・粘度挙動における温度および圧力の影響2019

    • Author(s)
      小野 巧
    • Organizer
      第42回溶液化学プレシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 高温高圧下におけるアルコール+水混合系の物性に対する 不均一構造の影響2019

    • Author(s)
      猪股 宏、小野 巧、佐藤 善之
    • Organizer
      第42回溶液化学プレシンポジウム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] Kirkwood-Buff理論および水素結合クラスターに基づくメタノール水溶液の分子動力学的解析2018

    • Author(s)
      古川 凌、小野 巧、大田 昌樹、佐藤 善之、猪股 宏
    • Organizer
      化学工学会 第84年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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