| 研究概要 |
粒子を含む液体が凝固するとき,その粒子を捕捉しながら凝固層を形成するのが一般的である。しかし,粒子状物質が細かく凝固速度が遅い場合,微粒子は凝固の進行に伴い掃き出され,粒子を含まない凝固層を形成する現象が生じる。本研究では,凝固時に生じる粒子状物質の掃き出し・捕捉現象を統一的に理解するとともに,添加物の付与により電気二重層力の制御による限界掃き出し凝固速度について理論的・実験的に検討し,以下の事項を明らかにした。
(1)ガラス粒子-水系の一方向凝固実験を行い,粒子の掃き出しおよび捕捉現象を凝固速度および粒子径と関係づけて明らかにした。
(2)分子間力として電気二重雇力およびvan der Waals力を考慮し,粘性抵抗力,重力を加えたモデルにより限界凝固速度を理論的に求め,実験結果との比較検討を行った。
(3)ガラス粒子-塩化ナトリウム水溶液系の一方向凝固実験を行い,塩化ナトリウム水溶液中では粒子の掃き出し現象がほとんど生じないことを示し,限界凝固速度に対する理論結果と実験結果との比較検討を行った。
(4)ガラス粒子-塩化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム水溶液系の一方向凝固実験を行い、吸着性の高い表面活性剤イオンによる電気二重層力の効果を明らかにするとともに,粒子が掃き出される限界凝固速度を増大させる可能性を示した。
(5)気体を含む水溶液の凝固実験を行い,気泡の捕捉・掃き出し現象を実験的に明らかにするとともに,凝固時における掃き出し・捕捉現象に対する固体粒子と気泡の違いを明らかにした。
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