2013 Fiscal Year Research-status Report
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25800220
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
大槻 道夫 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 講師 (30456751)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 粉体 / ジャミング転移 / レオロジー |
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| Research Abstract |
粉体は密度が低い場合は流体的に、密度が高い場合は固体的に振る舞う。こうした流体的状態から固体的状態への変化はジャミング転移と呼ばれ、近年大きな注目を集めている。ジャミング転移の研究は、これまで主に強い外力による流動状態に関する研究が中心に行われてきたが、ジャミング転移はその固体的振る舞いも重要である。
今年度は、この固体的振る舞いに着目し、粉体シミュレーションから、その弾性定数に臨界的な振る舞いがあらわれることを発見した。粉体は外部から加えられた歪みが小さい場合は、中に含まれる粒子間のネットワークの構造がほとんど変化せず、通常の弾性的な応答を示すが、歪みが大きくなる場合はネットワークの組み替えが発生し、その影響で弾性的な応答は強い非線形性をしめす。こうしたネットワークの組み替えから、転移点近傍ではある種の臨界スケーリングが成立する。この臨界スケーリングに関して、剪断粉体で一般に観測される雪崩的なネットワーク結合の切り替えに基づいた理論解析で、いくつかの臨界指数を理論的に決定することができた。
また、こうしたジャミング転移の第一原理的な理論の構築の足がかりとして、平衡に近い系で成立する線形応答理論の粉体系への拡張を行った。これをもとに、粉体系での時空相関関数を導出することで、ジャミング転移の理論的な理解が進むと期待される。
ジャミング転移はある種の静止摩擦の発生として考えられる現象であるが、そうした静止摩擦のマクロな理論として、弾性体に剪断を加えた際の摩擦の研究も平行して行った。この成果として、マクロな摩擦則の新しい普遍法則を導出することに成立している。
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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
本研究の目的は(a)ジャミング転移点近傍の物質の弾性的応答、(b)ジャミング転移の第一原理的理論の構築、(c) ジャミング転移に関連した多様な現象の解明の３点があったが、それぞれに関して確固たる進展があり、当初の計画通り順調に推移しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ひきつづき、３つの課題に関して相互の連携をはかりながら進展させる。(a)の弾性的応答の研究に関しては、粒子間摩擦の影響等を系統的に調べ、実験での再現性の検討も行う。(b)の第一原理理論に関しては、これまでの線形応答理論の拡張をもとにモード結合理論を発展させる。(c)の多様な現象の解明に関しては、剪断粉体の雪崩的な振る舞いに関して、シミュレーションを中心にその普遍的性質をさぐる予定である。
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