2018 Fiscal Year Annual Research Report
Mesoscopic analysis of dynamic interfacial behavior of dense nanofluids
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16H04548
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
塚田 隆夫 東北大学, 工学研究科, 教授 (10171969)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿尻 雅文 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (60182995)
小宮 敦樹 東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノフルイド / コンタクトライン / 位相シフトエリプソメトリ / 先行薄膜 / ナノ粒子 / 構造形成 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，金属や金属酸化物等のナノ粒子を種々の溶媒（非蒸発系，蒸発系）に分散したナノフルイドを対象とし，ナノフルイド液滴がSi基板上を移動する際のコンタクトライン近傍のメニスカスのミクロな形状や挙動に及ぼすナノ粒子の構造の影響を，その場観察と数値シミュレーションにより明らかにすることを目的とする。本年度は，以下の成果を得た。
1. Si基板上に試料を滴下した際の先行薄膜（コンタクトライン前方のナノレベルの液膜）の動的挙動について，位相シフトエリプソメータによるその場観察を行った。試料は20 cStのポリジメチルシロキサン（PDMS），及びPDMSで表面修飾したSiO2ナノ粒子（一次粒子径：14 nm）をPDMSに3 wt%添加した懸濁液とした。得られたコンタクトライン近傍の膜厚分布を用いて接触角及び先行薄膜の長さを評価し，ナノ粒子添加の影響を検討した。結果として，ナノ粒子の影響は，接触角，コンタクトラインの移動速度には見られるが，先行薄膜の長さには見られなかった。これはナノ粒子がサブマイクロからマイクロメートルの凝集体を形成し（動的光散乱法により測定），ナノレベルの先行薄膜領域には存在できなかったためと考えられる。
2. 離散要素法に基づいた液相三次元粒子運動シミュレータ(SNAP-L)を用いて，ナノフルイド薄膜から溶媒が蒸発する過程における薄膜内表面修飾ナノ粒子の構造形成に関する数値シミュレーションを，種々の有機分子を表面修飾したセリアナノ粒子（粒径：25 nm）を含む溶液を対象として実施した。本年度は，ナノ粒子の構造規則性の指標として新たに構造パラメータを導入し，溶媒蒸発過程のナノ粒子層の構造変化に及ぼす溶媒，修飾鎖及び修飾率の影響を検討した。また，溶媒蒸発後の粒子多層膜の構造パラメータとχパラメータ（溶媒と修飾鎖の親和性の指標）あるいは修飾率との相関を明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30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 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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