2020 Fiscal Year Research-status Report
shear thickening behavior in wormlike micelle solutions studied by novel shear-SANS
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19K05413
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| Research Institution | 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発 |
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Principal Investigator |
岩瀬 裕希 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発, 中性子科学センター, 副主任研究員 (70391266)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中性子小角散乱 / レオロジー / ずり粘稠 / 紐状ミセル / カチオン性界面活性剤 / ジェミニ型界面活性剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
界面活性剤が形成するミセルの構造変化や配向具合、および界面活性剤リッチのマクロな相構造の観測が可能な中性子小角散乱（SANS）測定用のシアセルの製作を進めた。本研究課題で要求される剪断速度範囲では問題なく動作することが確認できた。しかし、低い剪断速度範囲では不安定な挙動を示すことがわかった。また、別の課題として、このシアセルを用いたSANS実験において、検出器面の水平方向に寄生散乱が観測された。シアセルは1.5mm幅の試料領域に0.5mmに絞った中性子が照射される。寄生散乱は中性子がセルの壁面に当たったことによる。一方、界面活性剤水溶液の測定では、試料からの散乱は寄生散乱より十分大きいので、寄生散乱が現れたとしても十分に解析可能であることが確認された。
検証実験としてカチオン性ジェミニ型界面活性剤水溶液について測定を行った。静置条件（剪断速度=0s-1）では等法的な散乱が観測されたのに対して、ずり粘稠が観測される剪断速度（80~90s-1）よりも高い条件（300s-1以上）まで剪断速度を上げると、水平方向に異方的な散乱プロファイルに変化した。これはジェミニ型界面活性が形成する紐状ミセルが流れに沿って配向したことに起因する。Rheo-SANSの測定結果ともコンシステントな結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題で最も重要なシアセルの開発では、検証実験で期待通りの結果が得られ、開発終了の目処がたった。また、当初の計画通り、カチオン性界面活性剤水溶液のShear-SANSとRheo-SANS測定を実施し、ずり粘稠挙動の発現機構の解析に必要なデータが揃いつつあることから、おおむね順調に進展していると判断された。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、寄生散乱の除去のために新たなビームアパーチャーを製作して寄生散乱の低減を図る。また、低速でも安定して動作するモーターを導入しつつ、ジェミニ型カチオン性界面活性剤水溶液の測定を継続して行う。比較のために塩を添加した試料についても測定を実施する。さらに、ずり速度勾配の大きさの影響を調べるために、流路内の場所依存性の測定を実施する。特に紐状ミセルが配向する高剪断速度域で測定を行い、速度勾配に大きさとミセルの存在濃度、および配向度の関係をそれぞれ調べる。これらの結果と、すでに取得済みであるRheo-SANSの結果やシアバンド形成に関する先行研究について総合的に評価して、ずり粘稠挙動の発現機構の解析を行う。
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| Causes of Carryover |
2021年に前年の検証実験に基づいてセルの駆動部の改造、および寄生散乱除去のためのビームアパーチャーを導入する。その制作費に充てる。
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Research Products
(5 results)
