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我々は最近、動的に非対称な混合系においてこれまで知られている相分離様式では説明できない新しい相分離様式(粘弾性相分離)を発見した。本研究の目的はこの粘弾性相分離の物理的起源の解明、その普遍性の範囲の明確化、構造形成過程でのドメイン成長則の解明にある。
この現象の高分子溶液系におけるより定量的な全容を明らかにすべく、重合度、クエンチ深さなどの因子が粘弾性相分離にどのような影響を与えるかに注目し詳細な研究を行った。その結果、臨界組成付近の高分子溶液系において、過渡的なゲル状態が出現し、これが粘弾性相分離の発現に対し重要な役割を果たすことが分かった。その出現温度Ttは、分子量に依存し、臨界温度と過渡的ゲルの出現温度の差は、分子量が高くなるにつれ重合度の-1/2乗に比例して減少することが分かった。また、通常の相分離領域、粘弾性相分離領域に加え、Tt以下でゲル状となった高分子リッチ相を破壊するようなパターンが現れる第3の領域があることを見出し、その通常の粘弾性相分離からゲルの破壊パターンを伴うゲル相分離へ移行する遷移温度をTgelと名づけた。このTgelの測定を各分子量に対しおこなったところ、θ-Tgel^∝N^1であることが明らかとなった。このことは、高分子量の極限において、通常の流体系相分離に起こらず既知の相分離現象の普遍性が成り立たないことを表している。
また、粘弾性相分離は高分子系特有の現象ではなく、コロイド分散系などの動的に非対称な系で起こるという我々の考えを明らかにすべく粒子間の流体力学的相互作用を取り入れた新しい数値計算手法を開発しコロイド系の凝集過程を調べた。その結果、凝集過程において過渡的にネットワーク構造を形成し、粘弾性相分離に似た振舞いをすることが分かった。内部自由度の無い系でも粘弾性相分離が起こるということは、新しい相分離普遍性クラスの存在を支持する結果である。
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