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座屈粉体:大変形と配置替えが関わり合う多粒子系のモデル実験

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0084
補助金の研究課題番号 22F21315 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分外国
審査区分 小区分13040:生物物理、化学物理およびソフトマターの物理関連
研究機関東京大学

研究代表者

竹内 一将  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50622304)

研究分担者 POINCLOUX SAMUEL  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードgranular media / jamming / slender structures / friction / geometry / rigidity transition / rheology / squishy particles / disordered materials / porous media / elasticity / experimental work / image analysis
研究開始時の研究の概要

To investigate the role of large compressibility in the development of flowing instabilities, we explore experimentally the mechanical response of an assembly of ring-shaped grains, a model system at the border between porous and granular media. Under compression, the rings show heterogeneous and large deformations, which promote the development of irreversible displacements under oscillatory shear. While structural deformations seem to lead to system spanning reorganisations, shape fluctuations may act as an apparent activity leading to diffusive behaviours.

研究実績の概要

Continuing from the previous fiscal year, we studied the oscillatory shear response of a sponge-like granular assembly made up of highly compressible elastic rings. Understanding how the geometrical variations at the microscopic scale of disordered materials impact the response of the assembly, particularly rigidity transitions, is an ongoing challenge in soft matter physics.
Our research revealed a progressive rigidity transition that occurs when the density is increased or the shear amplitude is decreased. As we observed, the rearranging fluid state is made up of crystal clusters separated by melted regions, while the solid state remains amorphous and absorbs all imposed shear elastically. We found that this transition is due to an effective, attractive shear force between the rings that emerges from a friction-geometry interplay. If friction is sufficiently high compared to shear, the extent of the contacts between rings, captured analytically by elementary geometry, controls the rigidity transition.
This work has unveiled groundbreaking insights into how geometrical changes fundamentally alter the jamming transition. Ring assemblies, with their high adjustability and straightforward manufacturing process, serve as an ideal model experimental platform to delve into the role of geometrical changes in disordered media, thereby paving the way for this novel branch of disordered media. Significant shape alterations at the particle scale are also prevalent in biological and geological systems and underpin critical processes such as morphogenesis and landslide flows.

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 9件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(スイス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Rennes University/ENS Lyon(フランス)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(スイス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] 高等師範学校/PSL Research University/Sorbonne University(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Stick-slip in a stack: How slip dissonance reveals aging2024

    • 著者名/発表者名
      Poincloux Samuel、Reis Pedro M.、de Geus Tom W. J.
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 6 号: 1 ページ: 013080-013080

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.6.013080

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Assessing seismic-like events prediction in model knits with unsupervised machine learning2023

    • 著者名/発表者名
      Douin Adele、Poincloux Samuel、Bruneton Jean-Philippe、Lechenault Frederic
    • 雑誌名

      Extreme Mechanics Letters

      巻: 58 ページ: 101932-101932

    • DOI

      10.1016/j.eml.2022.101932

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Indentation and stability of woven domes2023

    • 著者名/発表者名
      Poincloux Samuel、Vallat Celestin、Chen Tian、Sano Tomohiko G.、Reis Pedro M.
    • 雑誌名

      Extreme Mechanics Letters

      巻: 59 ページ: 101968-101968

    • DOI

      10.1016/j.eml.2023.101968

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Jamming of sponge-like granular media2024

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      生物普遍性ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Frontiers in nonequilibrium physics: Active matter, topology and beyond
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Perspectives on Non-equilibrium Statistical Mechanics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      STATPHYS28
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      The 7th International Soft Matter Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter Kick off meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      CISM Advanced Courses on Landslides Mechanics: from Complex Granular Behaviour to Field-scale Flows
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Jamming of compressible granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      第22回関東ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Jamming of compressible granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      第11回ソフトマター研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Reponse mecanique d’assemblages de structures elancees2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux
    • 学会等名
      26eme Journee Francophone de la recherche
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Japan-France joint Seminar ”Physics of dense and active disordered materials”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Japanese Physical Society Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Stick-slip in a sheared multi-layer system2022

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, P. M. Reis, T. W. J. de Geus
    • 学会等名
      Japanese Physical Society Autumn Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Mechanics of an assembly of highly compressible grains2022

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      GDR Mephy and Mecafib
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Sponge-like granular media2022

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Graphyz2
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 竹内研究室ウェブページ

    • URL

      https://lab.kaztake.org/index-j.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2022-04-28   更新日: 2024-12-25  

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