2021 Fiscal Year Annual Research Report
Integral transformation method to investigate flow characteristics of polymer solution from the phase transition perspective
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19K22083
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
日出間 るり 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (20598172)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
谷田部 然治 熊本大学, 大学院先導機構, 助教 (00621773) [Withdrawn]
鈴木 洋 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90206524)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 複雑流体 / スペクトル解析 / 積分変換法 / 分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子量が大きな高分子や，紐状の巨大なミセル（紐状ミセル）を形成する界面活性剤溶液は，低濃度でも，ある条件下で特異な流動挙動を示すことがあるため複雑流体と呼ばれる．本研究は，低濃度高分子溶液および界面活性剤溶液が示す特異な流動挙動である乱流抑制や弾性不安定を，相転移の観点から解明するために，溶液内部で生じる高分子間や紐状ミセル間の相互作用を定量化する物理モデルを提案することを目的とした．そのために，まず，高分子や紐状ミセルを形成する界面活性剤を含む溶液内で局所粘度測定，これらの溶液を用いた流動場計測を行った．これらの測定は，溶液内に分散させた粒子の微弱な振動や，速度場の時間変動を通して行われ，これらの振動を解析することにより，溶液内部の情報を得ることができると考えられた．そこで2020年度までには，光ピンセットによる粘弾性流体のマイクロレオロジー測定に関して，積分変換法を適用し，系内の粘度分布を抽出した．
2021年度は，光ピンセットと粒子追跡法を組み合わせ，高分子溶液，紐状ミセルを形成する界面活性剤溶液のマイクロレオロジー計測を行い，観察する長さスケールに依存した局所レオロジー物性を得た．また，マイクロ流路内の高分子溶液の流動や，マクロ流動場での高分子溶液，界面活性剤溶液の流動を観察し，速度場変動を解析した．局所レオロジー物性や速度場変動には，溶液内部の構造を反映した特徴がみられた．このように，様々なスケールで，溶液内部の特徴を反映した値を抽出することができ，これを流動現象と対応させる可能性を見いだせた．
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