2022 Fiscal Year Research-status Report
断続的な接触線運動下での微視的界面揺動に基づいた動的接触角決定機構の解明
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21K03864
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
伊藤 高啓 中部大学, 工学部, 教授 (00345951)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 接触線 / 接触角 / 分子動力学 / ３次元測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
２０２２年度も３次元の界面形状測定と分子動力学解析を進めた．3次元の界面形状測定では，鉛直固体面を滑落する液滴を対象として，接触線の運動や界面変形の測定を行った．固体面にはガラスおよびアクリル板を用いた．ガラスの場合は液滴後方に必ず液膜が形成されたが，アクリルの場合は流量や試液の種類に依存して，液膜形成がなされる場合と単独の液滴での滑落とに分かれた．界面形状の測定データから，力学的なバランスについての評価を行い，液膜形成に関する条件を明確にした．また，動的接触角は接触線の直行方向の進行速度を接触線速度とみなすことで，おおむね一つの曲線上に全周のデータが集約された．また，速度との関係はHoffman-Voinov-Coxの式でよくフィッティングされた．
分子動力学解析は2021年度に導入を進めたOPLS-AAモデルを用いて，流体力学的に有用な知見を得るのに十分な統計性を持つ結果を得ることができた．計算は当初計画通り，Couette流れ体系を用いて行った．その結果．自己組織化単分子膜上のエチレングリコールの微視的・動的接触角の接触線速度に対する変化はおおむねレナードジョーンズ流体での計算と同オーダーであることがわかった．一方，接触線速度を大きくした場合は，接触線近傍の粘性湾曲が大きくなり，これが微視的接触角にも影響を与えていることを示唆する結果が得られた．また，固液相のみからなるCouette体系でも計算を行った結果，一定のせん断速度を超えると固液界面における滑りが急速に大きくなることも明らかとなった．
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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
３次元界面形状測定では，力のバランスから液滴の運動を評価できる程度の精度を確保することができ，モデル化を進めるために必要なデータが得られつつある．また，分子動力学解析では，一つの条件下ながら，接触角の変化の傾向を明確に把握することができた．これらのことから，課題はおおむね順調に進展している判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
３次元形状測定では，引き続き，非均一面でのスティックスリップ現象のデータを得るとともに，運動接触線と接触角の関係および液滴形状のモデル化を進める．分子動力学解析では，自己組織化単分子膜を構成する分子の向きと接触線の進行方向の関係を調べる．また，分子の向きの境界における接触線の挙動についても調べる．
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| Causes of Carryover |
残金が発生した主な理由はカメラの購入の遅れによるものである．２０２２年度中には要求する仕様を満たすモデルが入手できなかったが，今年度前半に入手可能となる見通したがたっているため，手配を進める予定である．
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