2024 Fiscal Year Annual Research Report
Rheology of Charged Colloidal Suspensions: Anankeon Dynamics and Electroviscosity
| Project Area | Rheology of disordered materials: Establishing Anankeon dynamics |
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| Project/Area Number |
22H05040
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
岩下 拓哉 大分大学, 理工学部, 准教授 (30789508)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長屋 智之 大分大学, 理工学部, 教授 (00228058)
Ivan Lobzenko 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (30802293)
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| Project Period (FY) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| Keywords | 小角中性子散乱 / レオメーター / 相図 / コロイド結晶 / 相転移 / 小角X線散乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和6年度は、令和4年度および5年度に確立した大気平衡下サンプル調製法をもとに作製した荷電コロイド分散系に対して、粘度測定および散乱実験を実施し、当該系の熱平衡および非平衡状態における相図の作成を行った。
粘度測定においては、落下式粘度計、B型粘度計、レオメーターを用いることで、定剪断場下におけるコンシステントな流動曲線を取得した。これにより、各測定法の結果の整合性を確認しつつ、コロイド系の流動特性を詳細に評価することが可能となった。特に、動的降伏応力の有無を基準とすることで、コロイド結晶相とコロイド液体相を明確に区別することができ、コロイド系の状態図をレオロジー観点から把握することに成功した。さらに、体積分率(0.02 - 0.16)、NaOH濃度 (2.5e-6M- 0.02M)、剪断速度(0.5 1/s- 800 1/s)の３変数の外部パラメタのもとコロイド結晶ー液体の非平衡転移を観測することができた。レオメータの測定において、金属ステージからの腐食効果を防ぐために、ポリエチレンシートの上で測定できるように改良した。
コロイド構造の測定においては、オークリッジ国立研究所における小角および超小角中性子散乱実験に加え、実験室系によるCu Kα線を用いた小角X線散乱（SAXS）を実施した。これらの小角散乱像の解析を通じて、コロイド液体相から結晶相への転移を示す熱平衡下の相図を把握することに成功した。
このように、レオロジー測定による力学的情報と小角散乱による構造情報の相補的な解析を通じて、コロイド結晶相の相境界を明確に特定することが可能となった。さらに、この成果は、熱平衡から逸脱する非平衡領域において、コロイドガラス相を探索するための指標を与えるものとしても有用である。
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| Research Progress Status |
令和6年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度が最終年度であるため、記入しない。
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