ソフトマター界面のメソスケールレオロジーの理論的研究

• Project/Area Number: 24540431
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biophysics/Chemical physics
• Research Institution: Toyota Physical and Chemical Research Institute
• Principal Investigator: 土井 正男 公益財団法人豊田理化学研究所, フェロー (70087104)
• Project Period (FY): 2012
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2012: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: ソフトマター界面 / 接触線 / 粘着・剥離 / 高分子溶液の乾燥 / スキン層 / 気泡生成 / 濡れ・脱濡れ転移 / 粘弾性

Research Abstract

印刷・塗布・乾燥などの工業プロセスにおいて、ソフトマターの界面や接触線近傍の微小領域におけるレオロジー現象は極めて重要である。本研究では、界面近傍で起こるレオロジー現象をソフトマターのミクロ構造と結びつけて理解することを目的とする。平成24年度は以下に述べる研究成果を挙げた。
(1)粘着剤やゴムなどの高分子弾性体と基板界面で見られる粘着、剥離現象:対称な平行基板にはりつけた両面テープを平行に引き離した時の粘着剥離の様子を観察し、剥離における中芯の影響について理論的な解析を行い、剥離エネルギーを最大にするには、適度な曲げ弾性を持つことが必要であることを示した。
(2)高分子溶液の乾燥にともなうスキン層の影響:シャーレの中に置かれた高分子溶液が乾燥するとき、溶液表面にスキン層と呼ばれる膜ができることがある。スキン層ができると、内部に泡が生成されることがしばしば観察されるがその原因についての詳しい研究話。本研究では、乾燥にともなう泡の成長と高分子溶液内部の圧力変化の測定から、泡が溶液に溶けている空気によるものであることを示した。
(3)粘性流体から基板を引き上げた時、一定速度以上では、流体は完全に基板を濡らすことが知られているが、我々は、ある種の粘弾性流体においては、臨界速度を超えると逆に脱濡れが起こることを見出した。この現象についての理論的な仮説を提示し、臨界速度の見積もりを行い、仮説の正当性を検証した。

Research Products

• [Journal Article] Electro-mechanical coupling in ionic gels (2013)
  • Author(s): Masao Doi, Katsunori Takahashi, Takashi Yonemoto, Tatsuya Yamaue
  • Journal Title: Reactive & Functional Polymers (掲載確定) Volume: (掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Skin formation and bubble growth during drying process of polymer solution (2012)
  • Author(s): Shun to Arai, Masao Doi
  • Journal Title: Eur. Phys. J. E Volume: 35 Pages: 571-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transition of rolling behavior of viscoelastic fluid in a rotating cylinder (2012)
  • Author(s): Yutaka Sumino, Hiroki Shibayama, Tetsuo Yamaguchi, Tadashi Kajiya, Masao Doi
  • Journal Title: Phys Rev E Volume: 85 Pages: 463071-6
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Asymmetry-symmetry transition of double-sided adhesive tapes (2012)
  • Author(s): Tetsuo Yamaguchi, Hiroyuki Muroo, Yutaka Sumino, Masao Doi
  • Journal Title: Phys. Rev. E Volume: 85 Pages: 618021-6
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Contact line dynamics in polymer rheology (2013)
  • Author(s): Masao Doi
  • Organizer: IWEAYR8
  • Place of Presentation: Metropole hotel, Puhket Thai(招待講演)
  • Year and Date: 2013-01-31
• [Presentation] Onsager's Variational Principle in Soft Matter Dynamics (2013)
  • Author(s): Masao Doi
  • Organizer: Workshop at Newton Institute on symmetry, bifurcation and order parameters
  • Place of Presentation: Newton Institute, Cambridge(招待講演)
  • Year and Date: 2013-01-09
• [Presentation] Modeling the drying process of a droplet of polymer solution on a substrate (2012)
  • Author(s): Masao Doi
  • Organizer: 5th International Synposium on Advanced Engineering Materials
  • Place of Presentation: Loiser hotel Toyohashi(招待講演)
  • Year and Date: 2012-11-07
• [Presentation] Electro-mechanical coupling in ionic gels, Masao Doi (2012)
  • Author(s): Masao Doi
  • Organizer: GelSympo2012
  • Place of Presentation: Tsukuba International Conference Hall(招待講演)
  • Year and Date: 2012-10-11
• [Presentation] Skin Formation and Bubble Generation in the Drying Process of Polymer Solutions (2012)
  • Author(s): Masao Doi
  • Organizer: Chinese soft matter group meeting
  • Place of Presentation: Guiyang, Guizhou, China(招待講演)
  • Year and Date: 2012-08-21
• [Presentation] Onsager's variational principle on soft matter rheology, Masao Doi (2012)
  • Author(s): Masao Doi
  • Organizer: International Congress of Rheology
  • Place of Presentation: Lisbon, Portugal(招待講演)
  • Year and Date: 2012-08-09
• [Presentation] Dynamical coarse graining - principle and applications (2012)
  • Author(s): Masao Doi
  • Organizer: KITP conference, Modeling soft matter
  • Place of Presentation: Kavli Institute of Theoretical Physics、UCSB(招待講演)
  • Year and Date: 2012-06-07
• [Book] Onsager's variational principle in soft matter dynamics in "Non-Equilibrium Soft Matter Physics" ed by S. Komura and T. Ohta (2012)
  • Author(s): Masao Doi
  • Publisher: World Scientific
• [Remarks]
  • URL: http://www/toyotariken.jp/fellow_now/doi.html