| 研究課題/領域番号 |
19H02064
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 長岡技術科学大学 |
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研究代表者 |
高橋 勉 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (20216732)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 7,280千円 (直接経費: 5,600千円、間接経費: 1,680千円)
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| キーワード | 塗布 / 乾燥 / 複屈折 / 流動配向 / 液晶 / 粒子分散系流体 / 複雑流体 / 薄膜 / 配向 / 粒子分散液 / 光学異方性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
平板に棒状の粒子・分子懸濁液を塗布ことで高速，大量に分子・粒子が配向した機能性薄膜を形成する技術を開発する．これまでの研究で棒状会合体を含む液晶性色素や高分子液晶，繊維懸濁液などのせん断および平面伸張流動における配向過程について測定技術を構築し，液膜形成における配向過程を明らかにした．これらを踏まえて，本研究では分子・粒子配向状態にある薄い液膜の乾燥過程における配向秩序度の変化を詳細に調べ，配向状態の高い機能性薄膜形成に必要な条件を明らかにする．この目的のために乾燥状態における液膜の厚さおよび水分量の二次元的，時間的変化の測定，乾燥領域と液膜領域の画像からの認識などの計測技術の開発も行う．
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| 研究成果の概要 |
光学異方性膜や二次電池の電極など高機能・高性能薄膜を塗布により形成する技術の実用化に向けて，塗布膜の乾燥過程における粒子・分子配向状態の変化の定量的評価，および乾燥過程の体積分率の2次元的な分布状態の変化を可視化する方法を検討した．棒状の分子・粒子を含む溶液・懸濁液の塗布膜の乾燥過程に対しては高速偏光イメージングカメラにより配向により誘起される複屈折の2次元的分布を可視化し，乾燥までの過渡的変化を明らかにした．また，ナノ粒子分散系流体の塗布膜に対して体積分率の時間的変化を画像として評価する技術を開発し，乾燥過程における亀裂の発生過程を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
二次電池や高機能光学フィルムの高性能化と高機能化を行い，かつ安価に安定して大量生産を可能とする手法として機能性を有する微粒子や分子を含む溶液を精密塗布し，分子配向膜を形成する技術が求められている．本研究ではこれまで困難であった塗布後の液膜の乾燥過程における分子の配向状態や体積分率の時間的・空間的な変化を画像（動画）により明確に定量化できる技術を提案したもので，コーティング，塗装，高機能薄膜形成など様々な産業分野に対して重要な情報を与える実験手法となる．体積分率分布の評価方法はケンブリッジ大学・ラウス教授のアドバイスを含めて共著で国際誌に掲載され，学術的にも高評価を得た．
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