| 研究領域 | 非平衡ソフトマター物理学の創成に関する総括研究 |
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| 研究課題/領域番号 |
18068001
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
折原 宏 北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (30177307)
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| 研究分担者 |
氏家 誠司 大分大学, 工学部, 教授 (40185004)
羅 亮皓 北海道大学, 大学院工学研究科, 助手 (00421991)
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| キーワード | レオロジー / トポロジー / 高分子ブレンド / 電気粘性 / 共焦点レーザー顕微鏡 |
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| 研究概要 |
互いに相溶しない2種類の流体を混合すると単一の流体には無い新たなレオロジー的性質が現れることが古くから知られており、その制御は工業的に重要である。我々は共焦点レーザー蛍光顕微鏡を用いてある種の非相溶高分子ブレンドにおいては流動に加えて電場を印加するとこれらの相乗効果により界面構造の単なる変形に止まらず、そのトポロジーまでもが変化し、平均粘度が劇的に増大する現象(電気粘性効果)を見出している。例えば、せん断流下でドロプレットが分散した構造は電場を印加するとネットワーク構造へ変化する。この結果は、非相溶高分子ブレンドにおいてトポロジー変化を引き起こす外場として電場が極めて効果的で、レオロジー特性を制御するのに有用であることを示している。本研究では、流動および電場下において非相溶高分子ブレンドの3次元動的構造観察とレオロジー測定が同時にできるシステムを構築し、非平衡系における構造とレオロジーの関係、さらに転移機構を明らかにする。
共焦点レーザー顕微鏡とレオメーターにより、せん断流および電場下において非相溶高分子ブレンドの構造変化を観察できるようになった。液晶性高分子とオイルのブレンドにせん断流と電場を印加したところ、応力の増大が観測され、それに伴って構造変化が観察された。せん断流と電場により形成された構造は全体的にはネットワークであるが、微細構造を持ち、高さ方向へと進むとネットワークの結合が変化することがわかった。さらに、せん断速度および電場を大きくすると網目が小さくなり、それに伴って応力も徐々に増大することが明らかになった。
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