電解質溶液の非平衡ダイナミクスにおけるイオン個別の効果の研究

• 研究課題/領域番号: 26400433
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物物理・化学物理・ソフトマターの物理
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 名嘉山 祥也 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10422982)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 電解質溶液 / 電気二重層 / 対イオン飽和 / 微分静電容量 / 電気浸透流

研究成果の概要

帯電表面（コロイド，生体高分子，電極など）に接する電解質溶液で生じる電気二重層の物理的理解は，低電荷・低電解質濃度における理論に限定されていた．本研究では，高い電解質濃度における電気二重層を理論モデルを構築し，高塩濃度や高い表面電荷における電気二重層の構造と応答を調べた．イオンの溶媒和による排除体積と誘電率減少を考慮することによってイオン種によって異なる2つの対イオン飽和，そして微分静電容量の非単調性の起源を明らかにした．他に，非線形誘電率減少や電気二重層相互作用距離の増大，高電場における非線型電気泳動を検討した．

研究成果

• [雑誌論文] Effects of Pitched Tips of Novel Kneading Disks on Melt Mixing in Twin-Screw Extrusion (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Namayama, Nariyoshi Nishihira, Toshihisa Kajiwara, Hideki Tomiyama, Takahide Takeuchi, Koichi Kimura,
  • 雑誌名: 日本レオロジー学会誌 巻: 44 号: 5 ページ: 281-288
  • DOI: 10.1678/rheology.44.281
  • NAID: 130005290725
  • ISSN: 0387-1533, 2186-4586
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Strain Mode of General Flow: Characterization and Implications for Flow Pattern Structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, Tatsunori Masaki, and Toshihisa Kajiwara
  • 雑誌名: AIChE J. 巻: . 号: 7 ページ: 2563-2569
  • DOI: 10.1002/aic.15228
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Numerical study on mixing performance of glass fiber dispersion in a twin-screw extruder with backward-mixing elements (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunihiro Hirata, Hiroshi Ishida, Motohiro Hiragori, Yasuya Nakayama and Toshihisa Kajiwara
  • 雑誌名: AIP Conf. Proc. 巻: 1664 ページ: 20009-20009
  • DOI: 10.1063/1.4918389
  • 査読あり
• [雑誌論文] [トピックス] スーパーキャパシタ：イオンをナノポアへ吸着させると… (2015)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也
  • 雑誌名: 化学工学 巻: 79 ページ: 578-579
• [雑誌論文] 力学的視点からのフィラー分散に関する基礎的理解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 正木辰典, 名嘉山祥也, 梶原稔尚
  • 雑誌名: Seikei-Kakou 巻: 27 ページ: 533-539
  • NAID: 130007947282
• [雑誌論文] [Interface] [若手注目研究] 電気二重層の微分容量：溶媒和による誘電率減少と排除体積の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也
  • 雑誌名: Colloid & Interface Communication 巻: 40 ページ: 28-30
• [雑誌論文] Differential capacitance of the electric double layer: The interplay between ion finite size and dielectric decrement (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama and David Andelman
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 巻: 142 号: 4 ページ: 44706-44706
  • DOI: 10.1063/1.4906319
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effectiveness of a backward mixing screw element for glass fiber dispersion in a twin-screw extruder (2014)
  • 著者名/発表者名: Kunihiro Hirata, Hiroshi Ishida,Motohito Hiragohri, Yasuya Nakayama and Toshihisa Kajiwara
  • 雑誌名: Polymer Engineering & Science 巻: 54 号: 9 ページ: 2005-2012
  • DOI: 10.1002/pen.23752
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電気二重層キャパシタの変調と発電 (2014)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也
  • 雑誌名: 化学工学会誌 巻: 78 ページ: 568-568
• [学会発表] 二軸スクリュ溶融混練における傾斜チップの効果: 流動パターンのチュ ーニング (2017)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也, 竹光洋樹, 梶原 稔尚, 木村公一, 竹内貴季, 富山秀樹
  • 学会等名: 化学工学会 第82年会 (東京 2017)
  • 発表場所: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • 年月日: 2017-03-06
• [学会発表] Strain Mode of General Flow: Characterization and Implications for Flow Pattern Structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Namayama, Tatsunori Masaki, Toshihisa Kajiwara
  • 学会等名: The XVIIth International Congress on Rheology (ICR2016)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Differential capacitance of the electric double layer: The interplay between ion nite size and dielectric decrement (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Namayama, David Andelman
  • 学会等名: The XVIIth International Congress on Rheology (ICR2016)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Melt-Mixing by Pitched-Tip Kneading Disks in a Twin-Screw Extruder - Experimental Verification - (2016)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Kajiwara, Yasuya Namayama, Hiroki Takemitsu, Satoshi Esaki, Takahide Takeuchi, Koichi Kimura, Hideki Tomiyama
  • 学会等名: The XVIIth International Congress on Rheology (ICR2016)
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2016-08-08
  • 国際学会
• [学会発表] Strain Mode of General Flow: Characterization and Implications for Flow Pattern Structures (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Namayama
  • 学会等名: Collaborative Conference on 3D and Materials Research (CC3DMR) 2016
  • 発表場所: Incheon/Seoul, South Korea
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 混練機形状による流動パターンと伸張流動の分布 (2016)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也, 正木 辰典, 梶原 稔尚
  • 学会等名: 化学工学会 第81年会 (2016)
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] Impacts of mixing elements on mixing characteristics in twin-screw extrusion (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Takemitsu，Yasuya Nakayama，Toshihisa Kajiwara，Koichi Kimura，Takahide Takeuchi，Hideki Tomiyama
  • 学会等名: International Symposium on Chemical Engineering 2016
  • 発表場所: SEAGAIA CONVENTION CENTER
  • 国際学会
• [学会発表] Mixing characteristic of different kneading elements: An experimental study (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Esaki, Kenta Nakao, Yasuya Nakayama, Toshihisa Kajiwara, Koichi Kimura, Takahide Takeuchi, Hideki Tomiyama
  • 学会等名: International Symposium on Chemical Engineering 2016
  • 発表場所: SEAGAIA CONVENTION CENTER
  • 国際学会
• [学会発表] Differential capacitance of the electric double layer: The interplay between ion finite size and dielectric decrement (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, David Andelman
  • 学会等名: 6th Asian Conference on Colloid and Interface Science (ACCIS 2015 Japan)
  • 発表場所: Arkas Sasebo, Sasebo
  • 年月日: 2015-11-24
  • 国際学会
• [学会発表] 混練過程の流動様式：局所的な定量化と大域的な混合への洞察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也, 正木辰典, 梶原 稔尚
  • 学会等名: 第63回レオロジー討論会
  • 発表場所: 神戸大学工学部
  • 年月日: 2015-09-23
• [学会発表] 電解質水溶液の誘電率：塩濃度への非線型依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也, David Andelman
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 千里山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 電解質水溶液の誘電率：塩濃度への非線型依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也, David Andelman
  • 学会等名: 第66回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス
  • 年月日: 2015-09-10
• [学会発表] Strain mode of general flow: characterization and implication to mixing (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, Tatsunori Masaki, Toshihisa Kajiwara
  • 学会等名: 31st International Conference of the POLYMER PROCESSING SOCIETY (PPS-31)
  • 発表場所: Jeju Island, Republic of Korea
  • 年月日: 2015-06-07
  • 国際学会
• [学会発表] 混練過程の流動様式・局所的な定量化と大域的な混合への洞察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也, 正木辰典, 梶原 稔尚
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学 豊洲キャンパス
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] Prediction of Glass Fiber Dispersion in a Twin-Screw Extruder Using a Three-Dimensional Flow Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Kunihiro Hirata, Hiroshi Ishida, Motohiro Hiragori, Yasuya Namayama, Toshihisa Kajiwara
  • 学会等名: Asian Workshop on Polymer Processing (AWPP)2014
  • 発表場所: 台湾 Kenting
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-20
• [学会発表] 流動様式の可視化：定量化と混練への寄与 (2014)
  • 著者名/発表者名: 名嘉山 祥也, 正木辰典, 梶原 稔尚
  • 学会等名: プラスチック成形加工学会第22回秋季大会 成形加工シンポジア'14
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2014-11-14 – 2014-11-15
• [学会発表] Differential capacitance of the electric double layer: the interplay between ion polarizability and finite size (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama
  • 学会等名: The 2nd SKY Joint Symposium
  • 発表場所: School of Chemical Engineering, Yeungnam University, R. of Korea
  • 年月日: 2014-11-14
• [学会発表] 二軸スクリュ押出の混練エレメントによって異なる ABS の粘弾性 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakayama, A. Naka, Y. Noguchi, T. Kajiwara, K. Kimura, T. Takeuchi, H. Tomiyama
  • 学会等名: 第62回レオロジー討論会
  • 発表場所: 福井市地域交流プラザ（AOSSA）
  • 年月日: 2014-10-15 – 2014-10-17
• [学会発表] 電気二重層の微分容量：イオンの分極と排除体積の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, David Andelman
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-10
• [学会発表] 電気二重層の微分容量：イオンの分極と排除体積の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, David Andelman
  • 学会等名: 第65回コロイドおよび界面化学討論会
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂校舎
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
• [学会発表] Effect of Ion Polarizability on the Electric Double Layer Interaction at High Surface Charge Density (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, David Andelman
  • 学会等名: 6th Pacific Rim Conference on Rheology
  • 発表場所: The University of Melbourne, VIC, Australia
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [学会発表] Effect of dielectric decrement on the electric double layer at high surface charge density (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuya Nakayama, David Andelman
  • 学会等名: Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2014
  • 発表場所: Incheon/Seoul, South Korea
  • 年月日: 2014-06-23 – 2014-06-27
  • 招待講演
• [学会発表] Numerical Study on Mixing Performance of Glass Fiber Dispersion in a Twin-Screw Extruder with Backward-Mixing Elements (2014)
  • 著者名/発表者名: Toshihisa Kajiwara, Hirata Kunihiro, Ishida Hiroshi, Hiragohri Motohito, Yasuya Nakayama
  • 学会等名: 30th International Conference of the Polymer Processing Society (PPS-30)
  • 発表場所: Cleveland, Ohio, USA
  • 年月日: 2014-06-08 – 2014-06-12