| 研究課題/領域番号 |
22K14183
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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小区分19010:流体工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
市川 賀康 東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (00825060)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 粘弾性流体 / マイクロ流体 / 速度分布計測 / 粘度分布計測 / 蛍光分子ローター / マイクロピラーアレイ / 粒子画像流速計 / ソフトマター / 高分子溶液 / 粘度分布イメージング / 3次元3成分流速計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，せん断速度によって粘度が変化する粘弾性流体を対象とし，マイクロ流路中における不安定挙動へ遷移する際の3次元的な流動構造および粘度分布を，PIVやPTV,さらには粘度プローブを用いた精緻な蛍光輝度分布の取得など，光学的手法を駆使して計測し，流動補変化と遷移に至る起点の解明と定式化に取り組む．これにより，粘弾性流体の流動現象の理解や不安定挙動の予測に貢献する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，断続的にせん断速度が変化するような構造を有するマイクロ流路内を流れる高分子溶液を対象として，流動状態が不安定な状態へと変化するメカニズムの解明を目的として，特に構造物周りに形成される低速域に着目して流速や粘度分布の取得に取り組んだ．
まず，溶液の濃度に起因して低速域の形成メカニズムが異なること，そして，低濃度の希薄溶液については各低速域の流動が隣接する低速域に対して伝播することがわかった．次に，蛍光分子ローターを使用した粘度分布計測に取り組み，微細構造周りの粘度分布取得が可能であることを示し，局所的に変化する粘度計測に対する有効性が確認された．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
粘弾性流体の流動が不安定な状態へと遷移するメカニズムは未だ不明であるが，応力緩和などの影響により微細構造周りに形成される低速度領域の流動について調べ上げ，その特徴について解明した．また，確立されていなかった粘度分布計測手法について，蛍光分子ローターを用いる方法の有効性について示すことができた．本研究で得られた知見は，石油増進回収から人工血管にいたるまで，身の回りの粘弾性流体の流動の計測や現象の解明，そしてその応用への可能性の一端を示すものである．
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