2020 Fiscal Year Annual Research Report
マイクロセルラープラスチックスの発泡過程の解明と定量的予測可能な理論モデルの確立
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20H02506
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
滝嶌 繁樹 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10188120)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木原 伸一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30284524)
宇敷 育男 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (30734850)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 発泡プラスチック / 超臨界流体 / マイクロセルラー / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
「１．樹脂＋発泡剤系の気泡核生成速度推算式の確立」については、粘性媒体中の低分子物質の分子動力学シミュレーションモデルを開発している途中であり、まだ成果が得られていない。今後、モデルを完成させて、低分子クラスターの発生速度，クラスターの大きさの分布，各大きさのクラスターの成長／消失割合に対する、温度，圧力，過飽和度，各種物性の影響を明らかにする。
「２．気泡合一速度推算式の開発」については、現有の可視型発泡実験装置を用いて種々の条件で気泡合一現象を観察すると共に、この結果を定量的に表現できる気泡合一速度の推算式を検討した。気泡合一の初期段階では、気泡形状が球形から変化して接触面が観察され、その面積と厚みは単純な幾何学モデルと粘弾性モデルを組み合わせることで表現できることがわかった。
「３．樹脂＋発泡剤系の発泡シミュレーションモデルの確立」については、シミュレーションで必要となる溶解度、拡散係数、粘度、界面張力等の物性値の測定と推算法の開発を行った。特に、拡散係数の推算に関して、自由体積理論の適用性と、理論中の２定数の温度・圧力・ポリマー種・ガス種の依存性を検討し、EVAc (poly(ethylene-co-vinyl acetate))に対する２定数の推算式を開発した。また、界面張力の測定装置を開発し、polypropylene+CO2系の測定を行った。さらに、EVAc+CO2/N2系に対して発泡実験を行い、気泡核生成と気泡成長に対する発泡シミュレーションとの比較を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナの影響で研究活動が制限された時期があったこと。および、研究協力者の予定であった外国人留学生が研究テーマを変更し、研究協力者が少なくなったことによる。
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| Strategy for Future Research Activity |
「１．樹脂＋発泡剤系の気泡核生成速度推算式の確立」については、粘性媒体中の低分子物質の分子動力学シミュレーションモデルを完成させ、低分子クラスターの発生速度，クラスターの大きさの分布，各大きさのクラスターの成長／消失割合に対する、温度，圧力，過飽和度，各種物性の影響を明らかにする。
「２．気泡合一速度推算式の開発」については、気泡合一後期の、接触面の破裂とその後の気泡の変形について、可視型発泡実験装置を用いて種々の条件で観察すると共に、この結果を定量的に表現できる推算式を検討する。
「３．樹脂＋発泡剤系の発泡シミュレーションモデルの確立」については、既存のシミュレーションモデルに、１と２の結果を組み込んで、より適用範囲の広いシミュレーションモデルを構築する。また、引き続いて発泡実験と物性測定・推算も対象を広げて検討する。
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