2018 Fiscal Year Annual Research Report
Rheological properties of turbulence transition in a liquid crystal under electric field.
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15K13553
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
長屋 智之 大分大学, 理工学部, 教授 (00228058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
後藤 善友 別府大学短期大学部, その他部局等, 教授 (60290657)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | レオロジー / 液晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本実験系で発見された負の粘性現象に関しては，印加する交流が50Hz,150Vのときにせん断応力とせん断速度の関係にS字特性があることがわかっていた。交流の周波数を増加させていったところ，S字特性は433Hzで単調増加特性（通常の粘性液体）になった。この周波数変化は，強磁性体等の相転移と類似していることがわかった。この現象を理論的に説明するために，エリクセン・レスリーモデルに基づく解析を行った。試料は乱流状態にあるため，流動場中の液晶分子の平均配向を仮定し，実験結果を再現することができた。負の粘性現象により自発的せん断流が発生するため，液晶モーターに応用する事ができる。そこで，MBBA液晶のモーターとしての効率の概算を行った。さらに，せん断応力とせん断速度の関係にS字特性があることから，レオメーターのセンサーに復元力を生むバネを取り付けると自励振動が予想され，実際にこれを実験で確かめ，さらに理論モデルと数値シミュレーションでこの現象を説明した。上記の研究結果がPhysical Review E誌に掲載された。これが本年度の最も大きな成果であった。
MBBA液晶の場合は，50Hz,30V付近でDSM1とDSM2の乱流―乱流転移が起きることがわかっている。この転移点近傍で粘性が特異的に変化することを予測していたが，実際に測定したら捉えられなかった。ただし，現有のレオメーターでは粘性の僅かな変化が計測できない可能性もある。液晶分子の平均配向を光散乱で実験的に計測する事も試みているが，現時点ではまだ成功していない。また，MBBA液晶にEBCA液晶を混合すると，乱流状態で縞状パターンが出現するが，縞に由来する配向分布を実験で特定することは困難であった。これらの未解決の課題については，今後も研究を続ける。
本研究の成果を社会に還元する目的で，ひらめきときめきサイエンスを実施した。
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| Remarks |
科研の研究成果を高校生に紹介する「ひらめき☆ときめきサイエンス」の活動の報告ページ
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