レオロジー測定、数値流体力学、化学分子計測の統合解析による高分子液体反応流の研究

• 研究課題/領域番号: 22686020
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 東京農工大学 (2011-2013); 名古屋工業大学 (2010)
• 研究代表者: 長津 雄一郎 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60372538)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2012年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2011年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2010年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円)
• キーワード: 反応流 / 高分子液体 / レオロジー / 数値流体力学 / 化学分子計測 / Viscous fingering / ゲル / 沈殿 / 界面レオロジー / 数値計算 / 反応速度測定

研究概要

反応系流体力学の体系化を目指し、気体は有しない液体特有な性質に着目した液相反応流の基礎研究を行った。具体的には、流動実験、レオロジー測定、数値流体力学、化学分子計測を統合して、高分子液体反応流と沈殿反応流の研究を行った。化学反応による粘度変化により引き起こされる対流不安定現象、沈殿反応により引き起こされる対流不安定現象、化学反応により生成されるゲルの粘弾性特性によりゲルが流動に及ぼす影響は大きく異なること、などを初めて見出した。

研究成果

• [雑誌論文] Wi Hydrodynamic fingering instability induced by a precipitation reaction Phys (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagatsu, Y. Ishii, Y. Tada, and A. De
  • 雑誌名: Rev. Lett 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wit Experimental evidence of reaction-driven miscible viscous fingering (2012)
  • 著者名/発表者名: L. A. Riolfo, Y. Nagatsu, S. Iwata, R. Maes, P. M. J. Trevelyan, and A. De
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 85015304 号: 1 ページ: 1-4
  • DOI: 10.1103/physreve.85.015304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental evidence of reaction-driven miscible viscous fingering (2012)
  • 著者名/発表者名: L.A.Riolfo, Y.Nagatsu, S.Iwata, R.Maes, P.M.J.Trevelyan, A.De Wit
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wit Viscous fingering of a miscible reactive A+B →C interface for an infinitely fast chemical reaction : Nonlinear simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagatsu, A. De
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 23 号: 4
  • DOI: 10.1063/1.3567176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Miscible viscous fingering involving viscosity increase by a chemical reaction with moderate Damköhler number (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Nagatsu, Y. Kondo, Y. Kato, and Y. Tada
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 23 号: 1
  • DOI: 10.1063/1.3549844
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscous fingering of a miscible reactive A+B→C interface for an infinitely fast chemical reaction : Nonlinear simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagatsu, A.De Wit
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Miscible viscous fingering involving viscosity increase by a chemical reaction with moderate Damkohler number (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagatsu, Y.Kondo, Y.Kato, Y.Tada
  • 雑誌名: Physics of Fluids 巻: 23
  • 査読あり
• [学会発表] Reactive viscous fingering involving viscosity change Solvay International Workshop on Patterns and hydrodynamic instabilities in reactive systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Nagatsu
  • 学会等名: Solvay Institutes
  • 発表場所: ULB, Brussels
  • 招待講演
• [学会発表] Reactive viscous fingering involving viscosity change (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Nagatsu
  • 学会等名: Solvay International Workshop on Patterns and hydrodynamic instabilities in reactive systems
  • 発表場所: Solvay Institutes, ULB, Brussels, Belgium
  • 招待講演
• [学会発表] Influence of viscosity decrease on reactive viscous fingering depending on randomness (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeo Masumo, Yuichiro Nagatsu, Luis Riolfo and Anne De Wit
  • 学会等名: Solvay International Workshop on Patterns and hydrodynamic instabilities in reactive systems
  • 発表場所: Solvay Institutes, ULB, Brussels, Belgium
• [学会発表] Reactive viscous fingering involving production of gel (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Hoshino and Yuichiro Nagatsu
  • 学会等名: Solvay International Workshop on Patterns and hydrodynamic instabilities in reactive systems
  • 発表場所: Solvay Institutes, ULB, Brussels, Belgium
• [学会発表] 化学反応による粘度減少を伴うViscous Fingeringの特性に関する実験研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 増茂 丈雄、 長津 雄一郎
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2013
  • 発表場所: 東京農工大学（東京都小金井市）
• [学会発表] Unsteady flow behavior in mixing and reaction processes between a water soluble polymer solution and a metal ion (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Nagatsu and Hiroaki Takahashi
  • 学会等名: International Soft Matter Conference 2013
  • 発表場所: Sapienza Università di Roma, Rome, Italy
• [学会発表] Effects of chemical species on rheological property of aqueous blend polymer (2013)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Taniguchi and Yuichiro Nagatsu
  • 学会等名: International Soft Matter Conference
  • 発表場所: Sapienza Università di Roma, Rome, Italy
• [学会発表] 化学反応によるゲル生成がViscous fingeringに及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 星野健一、長津雄一郎
  • 学会等名: 第6１回 日本レオロジー討論会
  • 発表場所: 山形大学（山形県米沢市）
• [学会発表] Reactive Viscous Fingering Involving Production of Gel (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Hoshino, Yuichiro Nagatsu
  • 学会等名: Tenth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai International Center,Sendai, Miyagi, Japan
• [学会発表] Creation of a Smart Fluid and its Application by Using Blend Polymer Solution (2013)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Taniguchi, Yuichiro Nagatsu
  • 学会等名: Tenth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai International Center,Sendai, Miyagi, Japan
• [学会発表] 沈殿反応が引き起こす流体力学的不安定性に関する数値解析研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井 佑紀、長津 雄一郎、多田 豊、加藤 禎人、Anne De Wit
  • 学会等名: 日本流体力学会年会2012
  • 発表場所: 高知大学（高知県高知市）
• [学会発表] 沈殿反応が引き起こす流体力学的不安定性に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 石井 佑紀、長津 雄一郎、多田 豊、加藤 禎人、Anne De Wit
  • 学会等名: 化学工学会 第44回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
• [学会発表] 化学反応による界面張力減少を伴うViscous Fingeringに関する実験研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤村 将成、長津 雄一郎、多田 豊
  • 学会等名: 化学工学会 第44回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
• [学会発表] Fingering Instability induced by a Precipitation Reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishii, Yuichiro Nagatsu, Yutaka Tada, Anne De Wit
  • 学会等名: Ninth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Hotel Metropolitan,Sendai, Miyagi, Japan
• [学会発表] Pattern Transition from Fingering to Fracturing in a Reacting Flow Producing Gel (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Ujiie, Yuichiro Nagatsu, Shuichi Iwata, Yoshihito Kato, Yutaka Tada
  • 学会等名: Ninth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Hotel Metropolitan,Sendai, Miyagi, Japan
• [学会発表] Experimental Study on Viscous Fingering with a Decrease in Interfacial Tension by a Chemical Reaction (2012)
  • 著者名/発表者名: Masanari Fujimura, Yuichiro Nagastu, Yutaka Tada
  • 学会等名: Ninth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Hotel Metropolitan,Sendai, Miyagi, Japan
• [学会発表] 液液反応界面に生成されるゲルの粘弾性測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 氏家 智裕、長津 雄一郎、加藤 禎人、岩田 修一、多田 豊
  • 学会等名: 第60回 日本レオロジー討論会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
• [学会発表] Viscous fingering involving disappearance of precipitation by a chemical reaction in a Hele-Shaw cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ishii, Yuichiro Nagatsu, Yutaka Tada and Yoshihito Kato
  • 学会等名: The 65th Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: The San Diego Convention Center, San Diego, USA
• [学会発表] Viscoelasticity measurement of gel formed at the liquid-liquid reactive interfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Ujiie, Yuichiro Nagatsu, Shuichi Iwata, Yoshihito Kato, Yutaka Tada
  • 学会等名: The 65th Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: The San Diego Convention Center, San Diego, USA
• [学会発表] Viscous fingering with production of surfactant by a chemical reaction in a Hele-Shaw cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Masanari Fujimura, Yuichiro Nagastu
  • 学会等名: The 65th Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics
  • 発表場所: The San Diego Convention Center, San Diego, USA
• [学会発表] 液液反応界面に生成されるゲルの粘弾性測定とゲル生成を伴う反応流の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 氏家智裕、長津雄一郎、加藤禎人、岩田修一、多田豊
  • 学会等名: 第59回レオロジー討論会
  • 発表場所: 群馬県桐生市、桐生市市民文化会館
• [学会発表] 化学し反応により粘度変化を伴うViscous fingeringに関する実験的研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岩田鐘平・長津雄一郎・多田豊
  • 学会等名: 第42回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 長野県長野市、信州大学
• [学会発表] ゲル生成反応を伴う流れの実験研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 氏家智裕・長津雄一郎・伴光将・加藤禎人・岩田修一・多田豊
  • 学会等名: 第42回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 長野県長野市、信州大学
• [学会発表] Reaction-driven viscous fingering (2011)
  • 著者名/発表者名: A.De Wit, L.A.Riolfo, S.Iwata, R.Maes, P.M.J.Trevelyan, Y.Nagatsu
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics (DFD)
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] fects of gel properties produced by chemical reactions on viscous fingeri (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Ujiie, Y.Nagatsu, M.Ban, S.Iwata, Y.Kato, Y.Tada
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics (DFD)
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] Hydrodynamic instability induced by a precipitation reaction in a Hele-Shaw cell (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Ishii, Y.Nagatsu, A.De Wit
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics (DFD)
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] The mechanism for difference in effects of the change in viscosity by chemical reactions on viscous fingering depending on Damkohler number (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Iwata, Y.Nagatsu, Y. Kondo, K.Matsuda, Y.Kato, Y.Tada
  • 学会等名: The 64th Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics (DFD)
  • 発表場所: Baltimore, Maryland, USA
• [学会発表] Visocus fingering 流体力学的パターン形成に及ぼす化学反応の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長津雄一郎
  • 学会等名: 第1回自己組織化プロセスサロン(化学工学会材料界面部会自己組織化プロセス分科会)
  • 発表場所: 関西大学飛鳥文化研究所
• [学会発表] Nonlinear flow behavior in mixing and reaction processes between a water-soluble polymer solution and a metal ion (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagatsu, M.Ban, S.Iwata, Y.Tada
  • 学会等名: Cordon Conference "Oscillations & Dynamic Instabilities In Chemical Systems"
  • 発表場所: Il Ciocco Hotel and Resort(Italy)
• [学会発表] Visocus fingering流体力学的パターン形成に及ぼす化学反応の影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長津雄一郎
  • 学会等名: 第1回自己組織化プロセスサロン(化学工学会材料界面部会自己組織化プロセス分科会)
  • 発表場所: 関西大学飛鳥文化研究所
• [学会発表] 高分子流体を用いた、化学反応により引き起こされるViscous fingeringの実験研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩田鐘平・長津雄一郎・多田豊・岩田修一・L.Riolfo・R.Maes.・A.De Wit
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会2010
  • 発表場所: 名古屋工業大学
• [学会発表] 竜門賞受賞記念講演「Viscous fingeringの反応性流体力学の実験研究」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長津雄一郎
  • 学会等名: 日本流体力学会 年会2010
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] 化学反応により引き起こされるViscous fingeringの実験研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岩田鐘平、長津雄一郎、岩田修一、多田豊、L.Riolfo、R.Maes、A.De Wit
  • 学会等名: 日本流体力学会 年会2010
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Pattern transition from fingering to fracturing in a reacting Hele-Shawflow (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ujiie, Y.Nagatsu, Y.Kato, Y.Tada
  • 学会等名: The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics(DFD)
  • 発表場所: Long Beach, California(USA)
• [学会発表] Viscous fingering of a miscible reactive A+B→C interface with an infinite Damkohler number : Nonlinear simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Nagatsu, A.De Wit
  • 学会等名: The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics(DFD)
  • 発表場所: Long Beach, California(USA)
• [学会発表] Experimental study on intensity of change in viscosity by a chemical reaction on a liquid flow (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Iwata, Y.Nagatsu, Y.Kato, Y.Tada
  • 学会等名: The 63rd Annual Meeting of the American Physical Society's Division of Fluid Dynamics(DFD)
  • 発表場所: Long Beach, California(USA)
• [学会発表] 化学反応による粘度変化がViscous fingeringに及ぼす影響の数値計算による検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長津雄一郎、A.De Wit
  • 学会等名: 第24回数値流体力学シンポジウム
  • 発表場所: 慶應義塾大学
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~nagatsu/
• [備考] 東京農工大学 工学部 化学システム工学科 長津研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~nagatsu/
• [備考] 東京農工大学 工学部 化学システム工学科 長津研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~nagatsu/