2014 Fiscal Year Annual Research Report
粉粒体における相転移ダイナミクスと非線形レオロジーの競合
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25800234
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
村田 憲一郎 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (60646272)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 相転移ダイナミクス / 粉粒体 / 撥水 / 濡れ / フォーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題の研究対象であるウェットフォーム（泡）は、粉粒体（巨視的な粒子の集合体）の一種であり、適度な外力下で「流れ」を有するユニークな物質群である。従来の粉粒体の研究では、そのユニークなレオロジー特性そのものに主眼を置いていたが、本研究では相転移・不安定化現象との動的競合に着目し、フォームの非線形レオロジーを利用することで、相転移ダイナミクスにおける新しいタイプの普遍性の構築を目指している。本研究では特に薄膜の不安定化現象の一種であるDewetting（撥水）に焦点を当て、非平衡過程における粗大化の新たなスケーリング則と、空間不均一性の形成メカ二ズムの解明に取り組んだ。平成25年度は高速度カメラとマクロレンズを併用した実験系の構築を主に行い、この不安定化の起点（核生成）を捉えることに成功した。平成26年度は、一粒子レベルの運動が関与する不安定化の始まりから、中・後期過程のマクロな粗大化に至るプロセスの解明に取り組んだ。この点については、核生成というミクロなスケールと粗大化過程というレオロジーとしての性質が関与するマクロなスケールをつなぐという観点から極めて興味深い。そして実験の結果として、フォームの粗大化過程は粘性流体の撥水で理論的に予測される線形成長則には従わず、フォームの有限の降伏応力を反映した緩和型（指数関数型）でスケールされることを見出した。更にその素過程では、上述したミクロな領域からマクロな領域へのクロスオーバー挙動は見られず、シームレスに指数関数型でスケール可能であることも分かった。今後の課題としては、Dewettingの起点となる場所での粒子配置（応力に弱い配置か否か）を特徴付けること、外力下（例えばフォーム薄膜を伸長した時の膜の穴開き、破壊）でのDewetting挙動の解明が挙げられる。後者については予算内で新たな実験系を構築し、引き続き研究を遂行している。
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Research Products
(4 results)
