2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Mechanism of Tom's Effect by Self-Assembly of Surfactant Molecules
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17K14610
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
荒井 規允 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (80548363)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 界面活性剤水溶液 / 自己集合 / ミセル / 固液界面 / 分子シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は昨年度に引き続き，円管流れ下における界面活性剤水溶液の挙動を再現，解析を行った．トムズ効果は水溶液内のミセルの形状が影響を与えると考えられているが，界面活性剤の集合形態に強く影響を与える管内壁面の化学的相互作用を変化についてより詳細に調べた．昨年度までに親水的な壁面の場合界面活性剤の濃度にかかわらずシアーシニングが観察され，一方，疎水的な壁面の場合ニュートン流体のような振る舞いとシアーシックニングが観察されることを示した．壁面が親水と疎水の両方が存在するように装飾した場合，壁の装飾の仕方によって，粘度が調節できることがわかった．
昨年度までの結果は管径が比較的小さく，多くの条件で層流の条件でのレオロジー挙動しか調べることができなかった．本年度は現実により近くなるように，管径を広げることで乱流領域，および層流から乱流への遷移領域における界面活性剤水溶液の振る舞いを再現した．管径を広げることで，壁面が水溶液に与える影響が小さくなった．また棒状ミセルが管の中心付近に集まったようなせん断誘起構造が観察され，それがレオロジーに強く影響を与えていることを明らかにした．この領域ではこれまでの使用していたせん断速度と粘度を関係付ける理論が適用できなかったため，新しい理論が適用できないかを探った．さらに抵抗軽減率を見積もり，実験と同じ振る舞いが再現された．現在，低減率の変化と内部構造を比較し，原因が特定できないか詳細に探っている．
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