| 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, 助教 (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 / 合体・分裂 |
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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。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。
今年度は、本研究で作成したせん断流下において構造観察ができるシステムを用いてステップ電場を印加したときの構造変化とレオロジーの関係を詳細に調べた。電場を印加するとドロプレットが伸び、カラムとなり、さらにカラムが複雑に絡み合ってネットワークが形成されることがわかった。このような構造変化に対応してせん断応力が増大するが、3次元画像解析から界面テンソルを計算し、応力増大が界面張力およびマックスウェルの応力に起因することが明らかとなった。また、定常せん断流下でのドロプレットの合体頻度を求める新たな方法を考案した。ドロプレットを蛍光色素で染色した後、半数のドロプレットに強い光を照射し、褪色させる。この後、せん断を印加するとドロプレットが合体・分裂を繰り返し、褪色していない色素が拡散する。このときの画像を解析することにより定常せん断流下におけるドロプレットの合体頻度を初めて求めることに成功した。その結果、理論的に予想されていた、合体頻度とせん断速度およびドロプレットの体積分率の比例関係を実験的に確かめた。
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