| 研究課題/領域番号 |
19K04191
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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19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 新潟大学 |
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研究代表者 |
牛田 晃臣 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (10582976)
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| 研究分担者 |
佐藤 大祐 新潟大学, 研究推進機構, 助教 (70778703)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | ミセル溶液 / 流動特性 / 流動誘起構造 / 急縮小急拡大流れ / スリット / 界面活性剤水溶液 / 紐状ミセル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
流体内部に構造を形成する流体モデルとして，ミセル構造を有する界面活性剤水溶液が広く知られている．申請者らの先行研究において，そのような界面活性剤水溶液を対象として，微小サイズのオリフィスやスリットを通過する際の圧力損失が水の値よりも高くなるという特異流動特性を初めて明らかにした．一方，界面活性剤水溶液の流動に起因するミセル構造(流動誘起構造)の形成という注目すべき報告がある．しかしながら，流動特性と流動誘起構造の関係はいまだ明らかにされていない．本研究では，紐状のミセル構造を有する界面活性剤水溶液の急縮小急拡大流れにおける流動特性と流動誘起構造の関係を明らかにすることを目的とする．
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| 研究成果の概要 |
種々のミセル溶液の微小サイズのスリットを通過流れ（急縮小急拡大流れ）における流動特性を明らかにした．すなわち，水およびグリセリン水溶液の圧力損失が数値計算による予測値と一致したのに対して，棒状のミセルを形成する界面活性剤水溶液は圧力損失が上昇した．この際，界面活性剤の種類により上昇の形態が異なることも明らかにした．
また，特異流動特性発現のメカニズムを明らかにするため，偏光イメージング解析によるミセルの配向状態に対応する流動誘起構造を測定した．これにより，流動誘起構造が発現したひずみ速度（レイノルズ数・ワイセンベルク数）において圧力損失が上昇することを関係付けることができた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流体内部に構造を形成する流体は複雑流体と呼ばれ，代表例の一つとしてミセル溶液がある．このような流体は化粧品や食品の流体モデルともなる．このような流体は作製・塗布過程において単純せん断だけではなく，伸張の効果が付与される．本研究成果は伸張の効果が付与された際のミセル溶液は特徴的な流動特性や流動誘起構造（ミセルの配向状態）が発現することを明らかにした．すなわち，製造過程や塗布形成過程などにおける新たな学術的展開に繋がる知見であり，複雑流体分野における新たな構成方程式（応力と応力以外の物理量を関係付ける方程式）構築に繋がる．
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