2021 Fiscal Year Annual Research Report
Electric double layer at high ionic concentrations
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18K03563
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
名嘉山 祥也 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10422982)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | コロイド / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微粒子が高分子溶液に分散した懸濁液のレオロジーについて検討した．懸濁液の非平衡ダイナミクスについての理論は，従来単純液体を想定したニュートン流体を分散媒とした系の研究が中心であった．一方で，界面動電現象が見られる分散系では，分散媒が単純液体である場合のみならず，高分子溶液のような粘弾性流体である場合も多い．粘弾性流体に微粒子が分散した系がどのようなレオロジー応答を示すのかについて，実験および数値計算を用いて理論的に検討した．前年度に，開発した独自の直接数値計算によって，粘弾性分散系における弾性シアシックニングを定量的に予測できることを示している．実験では，シアシニングを示す高分子溶液を分散媒として用い，弾性シアシックニングに対する分散媒の非線型レオロジーの効果を検討した．分散媒のシアシニングは弾性シアシックニングと競合する．その結果，分散系で弾性応力によるシアストレスの増加が起こっていても，マクロなシアシックニングは見かけ上なくなる場合がある．分散媒のレオロジー特性によって，弾性シアシックニングが生じるシアレートが系によって異なる．分散媒の緩和モードを分解して解析した結果，モードごとのシアシニング性によって弾性シアシックニングが始まるシアレートを説明できることを明らかにした．この成果によって，シアシニングを示す分散倍中の弾性シアシックニングの予測が可能となる．
サブミクロン微粒子分散系の非平衡ダイナミクスを検討するために，分散媒液体の熱揺らぎによる流れをシミュレーション可能な直接数値計算の開発を行った．揺動散逸定理に基づいて，溶媒による揺動力に加えて高分子自由度による揺動力を考慮する．分散媒の熱揺らぎの結果として生じるコロイド粒子のブラウン運動の直接数値計算に成功した．この成果によって，熱揺らぎが駆動する非平衡ダイナミクスの検討が可能にした．
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