2015 Fiscal Year Annual Research Report
せん断流下における非ニュートン流体のマイクロレオロジー
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26289032
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
折原 宏 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30177307)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 裕司 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00649741)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ソフトマター物理 / せん断流 / ブラウン運動 / マイクロレオロジー / 高分子 / 非ニュートン流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子鎖からなる高分子溶液のようにミクロな構造を持つ流体においては流動下において構造が変化するため、静止状態近傍で摂動として外力を印加したときの線型応答（複素粘性率）だけではそのレオロジー特性を完全に表わすことができない。本研究では、従来のマイクロレオロジーの手法を流動がある場合に発展させ、流動下の複素粘性率の測定法を確立するとともに、これを用いて高分子溶液から生体物質までの流動下における複素粘度を求め、非ニュートン流体における非線形レオロジーの個別性と普遍性を解明することを目的とする。
今年度は、昨年度製作したせん断印加装置を用いてせん断流下におけるソフトマターの測定を継続するとともに、されに光トラップを用いて外力により粒子を駆動し、せん断流下で応答関数を測定する装置を製作した。現在、測定を自動化するソフトウェアの作成を行なっている。予備実験として、細胞骨格を形成する微小管の水溶液の測定を行なったところ、低濃度水溶液では等方的なマクスウェル型の応答が観測されたが、高濃度になると異方性が現れることがわかった。さらに、異方性はせん断流れにより制御でき、偏光顕微鏡による観察の結果、流れ方向にほぼ配向することが明らかになった。
キサンタンガムについては、昨年度に引き続き水溶液の測定を条件を変えて行なった。昨年度はせん断流下において流れに沿った粒子の平均自乗変位が時間の３乗に比例することを示したが、今年度は流れに垂直な方向のゆらぎに着目した。純水ではせん断流下における流れに垂直な方向の平均自乗変位は無せん断流下と全く同じであるが、キサンタンガムにおいては濃度が高くなると異常に大きくなることが明らかになった。これは熱ゆらぎとは異なる非熱ゆらぎに起因するものと考えられる。今後は、ゆらぎ増大の機構を解明すると同時に、同じような現象が微小管水溶液でも起こるかを調べる予定である。
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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
本年度はせん断流下においてアクティブマイクロレオロジー測定のできる装置を製作し、昨年度製作したパッシブマイクロレオロジー測定装置と合わせてほぼ測定系は完成した。すでに、各サンプルの測定を開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、非熱ゆらぎ等の現象が観測されているので、これらについて解析、考察を行なうと同時に、新たな試料についての測定も行なう。
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| Causes of Carryover |
当初測定用試料については主にキサンタンガムのような多糖類を予定していたが、微小管のような生体試料も測定したところ、シアバンディング等の新規な現象が見られた。生体試料の原料は高価な上、使用期限も短いので、最終年度に使用するために繰り越した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
微小管およびアクチンを合成するための試薬およびそれを蛍光標識するための試薬の購入費にあてる。
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Research Products
(8 results)
