| 研究領域 | 構造不規則系のレオロジー：アナンケオン動力学の確立 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05040
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 大分大学 |
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研究代表者 |
岩下 拓哉 大分大学, 理工学部, 准教授 (30789508)
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| 研究分担者 |
長屋 智之 大分大学, 理工学部, 教授 (00228058)
Ivan Lobzenko 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (30802293)
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| 研究期間 (年度) |
2022-05-20 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
53,040千円 (直接経費: 40,800千円、間接経費: 12,240千円)
2024年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
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| キーワード | コロイド / レオロジー / 粘度 / 電気粘性効果 / シリカ / 構造不規則系 / 小角散乱 / 小角中性子散乱 / レオメーター / 相図 / コロイド結晶 / 相転移 / 小角X線散乱 / コロイドガラス / 構造解析 / 大気平衡 / 荷電シリカ分散計 / ゼータ電位 / 電気伝導度 / 荷電コロイド分散系 / pH / ガラス転移 / 荷電シリカ分散系 / 電気粘性 / シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ナノ・マイクロサイズの荷電コロイド粒子が溶媒中に分散した荷電コロイド分散系は，多彩な外場応答性をもつ機能性流体である．塩添加で，その粘度が4桁以上も劇的に低下する電気粘性レオロジーは，流れ易さと動的構造変化を結びつける絶好の特異現象である．しかしながら，粒子配置の不規則性のために，レオロジー特性の理解が十分ではない．
本研究では，計算機シミュレーション，レオロジー測定，小角Ｘ線・光散乱実験を融合し，流れ場中の荷電コロイド分散系の動的構造変化の素過程，すなわち，動的素励起（アナンケオン）を特定かつ発生条件を定量化し，ミクロな動的素励起からマクロな電気粘性レオロジー特性の接続原理の解明を目的とする．
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| 研究成果の概要 |
ナノサイズの荷電シリカ粒子が水中に分散した荷電シリカコロイド水溶液は，多彩な外場応答性をもつ機能性流体である．大気平衡下にある荷電シリカコロイド分散系のサンプル調製法を確立し，電気伝導度とpH測定データを用いた理論的モデリングを行うことで，水溶液中の溶存イオン量や粒子表面電位の定量化に成功した．結果はゼータ電位とよい一致を示した．また，小角散乱実験によりコロイド分散系の熱平衡相図を構築することができ，ガラス相を探索するための重要な指標を得ることができた．さらに，レオメーターによる流動粘度の測定から非平衡状態図を構築し，降伏応力の有無よりコロイド結晶ー液体相転移を観測することに成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
液体やガラスの高精度な制御および基礎的な理解を深めるためには，原子や分子の動きがどのように物性の発現に繋がるのかを解明することが必要である．本研究では，液体モデルとして荷電シリカコロイド分散系に着目し，その塩誘起による電気粘性効果の解明を試みた．まず，実験系の構築が最優先され，これを実施した．さらに，実験データと理論的手法を駆使することにより，物性に大きな影響を与える粒子間相互作用の決定に成功した．この成果により，既存の理論の検証や現実系における計算機シミュレーションへの応用が期待される．本研究の結果は，構造不規則系の科学における重要な進展をもたらすものである。
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