EHD対流を利用した多成分流体混合系の流動-相分離過程の相関の解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550732
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 敬 成君 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (80333897)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宝沢 光紀 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (70005338) ; 塚田 隆夫 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (10171969)
• Keywords: 相分離 / ポリマーブレンド / EHD対流 / 直流電場 / クエンチ

Research Abstract

本研究の目的は、ガラス基板上に形成した電極形状に依存してポリマーブレンド溶液層内部に発現する電気流体力学的(EHD)対流の様々な対流構造を利用し、流れの構造と多成分流体混合系の相分離過程の相関について明らかにしようとするものである。すなわち、任意形状の電極を形成したガラス基板2枚(一方の基板のみ電極を形成)の間にポリマーブレンド溶液を挟み、電極に直流電場を印加すると、電極形状に依存した不平等電場に起因して溶液内にEHD対流が発生する。このとき、系をクエンチ(上限臨界共溶温度をもつ系において、系の温度を臨界温度以下にする)すると相分離を生じ、その過程がEHD対流の構造や強度に影響される。本研究では、電極形状及びサイズ、さらに印加電圧の値を変えることによりEHD対流の構造と強度を制御し、対流並びに相分離した相(液滴)の変形・分裂・合体挙動の詳細な観察を行い、多成分流体混合系における流動⇔相分離過程の相関を明らかにする。
本年度は、以下の点を実施した。
1.対流及び相分離過程可視化実験装置の製作
平行な2枚のガラス基板間に注入された試料(ポリマーブレンド溶液)を任意の温度に設定できると同時に、ガラス基板上の電極に直流定電圧を印加できる観察セルを設計、製作した。また、クエンチした際の相分離過程と電場印加により発生するEHD対流の様子を観察するために、位相差顕微鏡並びにCCDカメラからなる光学系観察部を構築した。