| 研究課題/領域番号 |
18K03463
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分13010:数理物理および物性基礎関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
稲垣 紫緒 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20452261)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 非平衡物理学 / 粉粒体物理学 / 非平衡散逸系 / 物性実験 / 相分離 / 非平衡・非線形物理学 / 粉粒体物理 / 偏析現象 |
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| 研究成果の概要 |
コーヒーにミルクを入れたり、墨汁を水にたらしたりすると、ほとんど勝手に混ざってしまいます。これは拡散現象と呼ばれ、私たちの生活のいたるところで見受けられます。一方で、つぶつぶした粒子からなる粉粒体は、種類の異なる粒子を振ったりゆすったりして混合するとき、混ぜようとすればするほど分離しやすい傾向があることが知られています。本研究では、粉粒体の混合・分離のメカニズムの基本原理を明らかにするために、円筒容器内に異なる種類の粒子を入れて、円筒容器を回転させたときに、粒子が縞模様を形成する分離現象について、粒子の比重やサイズを系統的に変えて実験を行い、分離が起こる条件を明らかにすることに成功しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
工業的には、原材料の 75%、製品の 50%が粉粒体からなるといわれるように、工業プロセスのほとんどで粉粒体が関わっていますが、粉粒体製造に消費される電力は全体の 1.3％に上ります。これまでは経験則に頼ることがほとんどでしたが、その効率的な扱いを根本的な原理から明らかにすることで、製造業におけるエネルギー消費を抑えることもできると期待されます。そのためにも、基礎科学的な側面から、粉粒体の分離・混合メカニズムの原理を明らかにし、具体的な物理量によって現象を記述する基礎方程式を確立することで、定量的に混合・分離の制御ができるようになる必要があります。
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