2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
22340112
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Research Institution | Nihon University |
|---|
Principal Investigator |
中原 明生 日本大学, 理工学部, 准教授 (60297778)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
狐崎 創 奈良女子大学, 人間文化研究科, 准教授 (00301284)
大信田 丈志 鳥取大学, 工学研究科, 助教 (50294343)
大槻 道夫 青山学院大学, 理工学部, 助教 (30456751)
|
|---|
| Keywords | 破壊 / レオロジー / 制御 / 塑性流体 / 亀裂パターン / 非平衡統計物理 |
|---|
| Research Abstract |
粉と水を混ぜて作ったペーストが流れを記憶するメカニズムを解明するため、流動下でのレオロジー測定と顕微鏡観察を組み合わせた実験をおこなうとともに、ペーストを水平加振して記憶を生じさせ、その記憶を乾燥亀裂パターンとして具現化する実験をおこなった。今までのような単純な水と粉の混合系だけでなく、塩化ナトリウムや界面活性剤を添加したペーストを用いて実験をおこない、添加物による粒子間相互作用の変化に伴って記憶効果が変化することを見いだした。具体的には、水中で粉の粒子が帯電する炭酸カルシウムのペーストは単体では「流れの記憶」を持たないことが分かっていたが、これに塩化ナトリウムを加えてクーロン斥力を遮蔽すると「流れの記憶」を持つようになることを発見した(Matsuo&Nakahara,JPSJ 81)。
さらに、ペーストの内部での流動状態を観察することは非常に難しいため、代わりに水を用いた水平加振実験において流れを可視化し、加振条件によって流れが遷移するとともに浅い流体層内部に渦構造が発生することを見いだした(投稿準備中)。通常の流体を加振する問題(スロッシング)には工学的理由で多数の研究があるが、そのほとんどは流体を非粘性とする近似に基づいており、渦は完全に無視されている。今回の可視化実験は、Newton流体の水平加振における粘性の影響を示すもので、複雑流体であるペーストの流動を理解するための基礎となることが期待される。
以上の結果を取りまとめるため、繰越分の科研費により、日本大学において「日大塑性研究会」と題する研究会を実施した(当初は2011年3月に予定していたが震災で延期となったものであり、これが繰越の理由である)。そのほか、ペーストにおいて水平加振の代わりに垂直加振を行った場合についても予備的な結果を得ている。
|
