2021 Fiscal Year Annual Research Report
Study of dynamical properties of foams
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20H01874
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
栗田 玲 東京都立大学, 理学研究科, 教授 (20579908)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 泡沫 / ジャミング / ソフトマター / 非平衡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
泡沫とは液体中に気泡が内包されている状態のことをいい，構成成分は液体と気体という流体だけであるにも関わらず，弾性的な性質を持ち形状を保つことがで きる.このような系をジャミング系という.ジャミング系は泡沫以外にもエマルジョンや粉体，高分子ゲルなどが含まれ，食品や洗剤，化粧品，消化剤，製造過 程から生体細胞内まで様々な場面でみることができる.その中でも泡沫は液体分率に依存して多彩な性質を有する.液体分率が小さい時は強い吸水性や吸油性を 示し，液体分率が大きくなると流動性を示すようになる.ミクロな内部構造変化がマクロの変形や弾性に影響する複雑な現象のため，泡沫の動的性質もよくわ かっていない.このように泡沫の有用性にも関わらず，多くの現象の物理的起源は未解明なままであった. 本研究課題では，泡沫内部の構造緩和について詳細に調べた．泡沫に液体が注入されると，構造緩和が次々に雪崩的に起こることが知られている．この雪崩的構造緩和が液体分率によって異なることを見出した．液体分率が低い時は，T1イベントとよばれる構造緩和が順々に起こる逐次的再配置となり，液体分率が高い時は，気泡が同時に再配置する協同的再配置が起こることがわかった．さらに，この雪崩的再配置のモードは，局所的な気泡の運動と連動していることが見出され，再配置の仕方は異なるものの，そのエネルギー的な起源については同じであることがわかった．
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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
本研究課題では，泡沫のマクロな変形や緩和を対象に研究を行なってきている。泡沫の内部構造緩和は，泡沫の形状の安定性と関係しており，泡沫の産業利用時において重要な要素である．さらに，産業応用だけでなく，内部構造緩和は泡沫だけでなく，エマルジョンやコロイドなどの密に詰まったジャミング系一般と関係があり，このような系にとって重要な知見を与えたと考えている．このようなインパクトの大きな成果を上げることが出来たため，おおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では，これまで明らかにしてきた動的挙動だけでなく，泡沫内部への油の拡散，塗り拡げについても調べていく.これらについてもすでに予備的には 実験が進んでおり，この予備実験から得られている内容を定量的に調べていく予定である.これらの成果について，学術論文で発表し，また，プレスリリースす ることで社会への還元を考えている.
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