| Project/Area Number |
20K03886
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 13040:Biophysics, chemical physics and soft matter physics-related
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
狐崎 創 奈良女子大学, 自然科学系, 教授 (00301284)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
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| Keywords | 記憶効果 / レオロジー / 破壊の制御 / 塑性流体 / コロイド / 破壊 / ソフトマター |
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| Outline of Research at the Start |
粉と水を混ぜて作ったドロドロなペーストは自分で揺れたり流れた方向や受けた電場や磁場の方向を記憶する。ペースト自体を見ても何を記憶したのかわからないが、このペーストを乾燥させて固化した時に記憶に従って割れやすい方向が決まるので、記憶を操作することで固液混合材料の破壊や材料物性の制御に応用できる。固化したペーストを破壊して得られた亀裂パターンを解析することでこのペーストが過去にどのような体験をしたか知ることもできる。本研究ではペーストが様々な体験を記憶する能力の多様性について調べ、ペーストがどのような体験をどのような記憶方式で学習するかそのメカニズムを解明して、未来の制御と過去の探求へと応用する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Paste remembers the direction of its vibration or flow due to its plasticity, then the memory determines the preferential direction for cracks to propagate, thus the memory of paste can be visualized as a morphology of desiccation crack pattern. In our research, we presented an image analysis method to characterize the type and the strength of the memory of paste by analyzing the anisotropic crack pattern using information entropy. Then, we perform experiment in which we add polysaccharide to a paste. By changing the amount of polysaccharide which add to a paste, we can control the situation whether the dominant interparticle interaction is attractive or repulsive, and thus succeeded in assisting or eliminating memory effect of paste. Finally, we performed experiments using a rheometer, and found that only oscillatory shear strain with a small amplitude is necessary for memory of vibration; large shear deformation is sufficient for memory of flow.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
破壊や地震は身近な現象でありながら、いつどこがどのように壊れるかが状況に応じて逐次変化していくので、防災上の正確な予測や対策が立てにくい。本研究では、塑性を持つペーストが揺れや流れなどの己の動きを記憶してその後の壊れやすい方向が決まるという現象を研究することで、サイエンスとしてはソフトマターのレオロジーの面白さの基礎研究だけでなく、破壊の制御や破壊の前駆現象の予知、さらには過去に起こった破壊現象の原因究明へと応用できるので、人類にとって重要なテーマである。今回、揺れの記憶と流れの記憶の転移条件が分かったことで、どの程度の変形でどの方向に物質が破れやすくなるかが予測できるようになり意義がある。
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