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2018 年度 実績報告書

階層性を持つ低濃度高分子溶液の流動現象を伸長流動の観点から解明する実験的研究

研究課題

研究課題/領域番号 15H05552
研究機関神戸大学

研究代表者

日出間 るり  神戸大学, 工学研究科, 助教 (20598172)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード高分子溶液 / 階層性 / 相互作用 / 高分子の流動抵抗 / 高分子の局所粘度 / 乱流エネルギー
研究実績の概要

低濃度高分子溶液の複雑な流動挙動は,高分子と流体や,溶液内の高分子どうしの相互作用といった,nm,umスケール(マイクロスケール)の相互作用が,cm,mスケール(マクロスケール)という上位の階層に影響を及ぼす階層構造で説明できると考え,実験的に証明する事が目的であった.目的を達成するため,低濃度高分子溶液の流動挙動を,各スケールで観測・解析できるシステムを構築し,マイクロスケールでの相互作用が,マクロスケールの流動現象に与える影響を見いだし,その原因を詳細に検討した.H30年度は,以下の項目を達成した.
(1)mスケールの実験では薄膜干渉流動画像法(FIFI)とPIV法から得られる情報を統合し,高分子を添加した二次元乱流の生成と減衰の様子を調べた.二次元乱流場での渦の発生周期は高分子溶液の伸長流動下での緩和時間に依存して変化することを見いだした.また,乱流エネルギーの生成項と消散項の解析から,高分子を添加した二次元乱流中のエネルギー輸送には高分子溶液の緩和時間や粘弾性に由来する乱れエネルギーの生成が生じていると考えられた.
(2) um スケールの実験ではマイクロ急縮小急拡大流路中の高分子溶液の弾性不安定を解析し,弾性不安定には,これまでに提案されたワイゼンベルグ数や弾性数など溶液の粘弾性を代表値で表す指数よりも,溶液中の高分子の絡み合いが流動挙動に影響を与えていることを明らかにした.光ピンセットによるum スケールでの溶液の局所の粘度測定も行った.溶液の粘弾性が強くなると溶液内部に粘度の分布が見られることが示唆された.
(3) nmからum スケールの実験では,走査型プローブ顕微鏡(SPM)に流路を組み込み,カンチレバー探針に付着した高分子流動抵抗の測定を行った.高分子の流動抵抗は流体中の高分子の形態変化に由来すると考え,モデル化し実験値と対応づけると,良好な一致を得た.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (41件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 14件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Phase change behavior of ammonia alum hydrate slurries passing through a heat exchanger2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakamura, Takashi Ina, Ruri Hidema, Hiroshi Suzuki, Yoshiyuki Komoda
    • 雑誌名

      International Heat Transfer Conference 16, Begell House

      巻: - ページ: 4301-4310

    • DOI

      10.1615/IHTC16.ecs.022545

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel technique for latent heat transport using super hydrophobic flexible gel2019

    • 著者名/発表者名
      Takumu Otsubo, Tomohiro Senda, Ruri Hidema, Hiroshi Suzuki, Yoshiyuki Komoda, Kosuke Suzuki, Masao Iwaya, Masaru Endo, Naotaka Nishio
    • 雑誌名

      International Heat Transfer Conference 16, Begell House

      巻: - ページ: 4311-4318

    • DOI

      10.1615/IHTC16.ecs.022579

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ammonia alum hydrate-based phase change materials for effective use of excess exhaust heat from gas engines2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakamura, Takashi Ina, Hiroshi Suzuki, Ruri Hidema, Yoshiyuki Komoda
    • 雑誌名

      International Journal of Refrigeration

      巻: 100 ページ: 63-71

    • DOI

      10.1016/j.ijrefrig.2019.01.026

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the extensional rheological properties of polymer solutions on vortex shedding and turbulence characteristics in a two-dimensional turbulent flow2018

    • 著者名/発表者名
      Ruri Hidema, Ikumi Murao, Yoshiyuki Komoda, Hiroshi Suzuki
    • 雑誌名

      Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics

      巻: 254 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1016/j.jnnfm.2018.02.001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ammonium alum hydrate slurries with surfactants and polyvinyl alcohol as a latent heat transportation material for high temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Ruri Hidema, Takuya Tano, Hideki Sato, Yoshiyuki Komoda, Hiroshi Suzuki
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 124 ページ: 1334-1346

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.04.030

    • 査読あり
  • [学会発表] Parafin Transportation in Water with Super-Hydrophobic Gel2019

    • 著者名/発表者名
      Takumu Otsubo, Ruri Hidema, Hiroshi Suzuki, Yoshiyuki Komoda, Masao Iwaya, Masaru Endo, Naotaka Nishio
    • 学会等名
      The 14th International Workshop for East Asian Young Rheologists
  • [学会発表] Viscosity Measurement of Polymer Solutions by Using Optical Tweezers2019

    • 著者名/発表者名
      Hikari Takahashi, Ruri Hidema, Hiroshi Suzuki
    • 学会等名
      The 14th International Workshop for East Asian Young Rheologists
  • [学会発表] 光ピンセットによる溶液のマイクロスケールでの粘度測定2019

    • 著者名/発表者名
      高橋光,日出間るり,鈴木洋
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会関西支部平成30年度若手セミナー
  • [学会発表] [依頼講演] マイクロ流動場の流動制御 ― マイクロ流路を利用した粘弾性流体の流動特性評価とダブルエマルションの創成 ―2019

    • 著者名/発表者名
      日出間るり
    • 学会等名
      化学工学会第84年会
    • 招待講演
  • [学会発表] Polymer-polymer Interaction in a Flow Measured by a Scanning Probe Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Ruri Hidema, Seika Hayashi, Yoshiyuki Komoda, Hiroshi Suzuki
    • 学会等名
      Annual European Rheology Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow Characteristics of Visco-elastic Fluids Injected from a Nozzle2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Suzuki, Ruri Hidema, Daichi Okada, Nakatani Kento, Yoshiyuki Komoda, Kosuke Suzuki
    • 学会等名
      Annual European Rheology Conference 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] 光ピンセットを用いた高分子溶液の粘度測定―壁面からの距離の影響の検討2018

    • 著者名/発表者名
      高橋光,日出間るり,菰田悦之,鈴木洋
    • 学会等名
      日本レオロジー学会第45年会
  • [学会発表] Dispersion and Flow Characteristics of Hard-Shell Microcapsules with Phase Change Materials2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Suzuki, Ippei Watanabe, Ruri Hidema, Yoshiyuki Komoda, Takafumi Horie, Naoto Ohmura and Hitoshi Asano
    • 学会等名
      12th IIR/IIF International Conference on Phase-Change Materials and Slurries for Refrigeration and Air Conditioning
    • 国際学会
  • [学会発表] Ammonia Alum Hydrate-Based Phase Change Materials for Effective Use of Excess Exhaust Heat from Gas Engines2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakamura, Takashi Ina, Hiroshi Suzuki, Ruri Hidema, Yoshiyuki Komoda
    • 学会等名
      12th IIR/IIF International Conference on Phase-Change Materials and Slurries for Refrigeration and Air Conditioning
    • 国際学会
  • [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡を用いた流体中の高分子と高分子の相互作用に起因する力測定2018

    • 著者名/発表者名
      日出間るり,林星香,菰田悦之,鈴木洋
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
  • [学会発表] Vortex Deformation and Lock-on in a Two-Dimensional Turbulent Flow of Polymer Solutions2018

    • 著者名/発表者名
      Ruri Hidema, Ryohei Yoshida, Yoshiyuki Komoda, Hiroshi Suzuki
    • 学会等名
      The 7th Pacific Rim Conference on Rheology
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Measurements of Polymer-polymer Interaction in a Flow Measured by a Scanning Probe Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Seika Hayashi, Ruri Hidema, Yoshiyuki Komoda, Hiroshi Suzuki
    • 学会等名
      The 7th Pacific Rim Conference on Rheology
    • 国際学会
  • [学会発表] Spread Characteristics of Impinging Viscoelastic Droplets on a Solid Surface2018

    • 著者名/発表者名
      Hikari Takahashi, Daichi Okada, Hiroshi Suzuki, Ruri Hidema, Yoshiyuki Komoda
    • 学会等名
      The 7th Pacific Rim Conference on Rheology
    • 国際学会
  • [学会発表] Microrheological Analysis of Viscoelastic Fluids using an Oscillating Magnetic Field2018

    • 著者名/発表者名
      Nami Furukawa, Yoshiyuki Komoda, Hiroshi Suzuki, Ruri Hidema, Kosuke Suzuki
    • 学会等名
      The 7th Pacific Rim Conference on Rheology
    • 国際学会
  • [学会発表] 流体中の高分子-周囲流体および高分子-高分子の相互作用の測定2018

    • 著者名/発表者名
      林星香,日出間るり,鈴木洋
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門 第20回 複雑流体研究会
  • [学会発表] 光ピンセットによる溶液の局所粘度測定2018

    • 著者名/発表者名
      高橋光,日出間るり,鈴木洋
    • 学会等名
      日本機械学会流体工学部門 第20回 複雑流体研究会
  • [学会発表] Phase Change Behavior of Ammonia Alum Hydrate Slurries Passing Through a Heat Exchanger2018

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nakamura, Takashi Ina, Ruri Hidema, Hiroshi Suzuki, Yoshiyuki Komoda
    • 学会等名
      The 16th International Heat Transfer Conference (IHTC-16)
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel technique for latent heat transport using super hydrophobic flexible gel2018

    • 著者名/発表者名
      Takumu Otsubo, Tomohiro Senda, Ruri Hidema, Hiroshi Suzuki, Yoshiyuki Komoda, Kosuke Suzuki, Masao Iwaya, Masaru Endo, Naotaka Nishio
    • 学会等名
      The 16th International Heat Transfer Conference (IHTC-16)
    • 国際学会
  • [学会発表] 高分子溶液の緩和時間と近隣の渦が二次元乱流場での渦形成に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      吉田亮平,日出間るり,鈴木洋
    • 学会等名
      日本機械学会2018年度年次大会
  • [学会発表] 界面活性剤および安定剤を添加したシリカ硬殻マイクロカプセルスラリーの流動特性2018

    • 著者名/発表者名
      宇佐壮平,日出間るり,堀江孝文,谷屋啓太,菰田悦之,市橋祐一,大村直人,西山覚,鈴木洋
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
  • [学会発表] カンチレバーの抗力係数から算出されるポリエチレングリコールと流体の相互作用に高分子の分子量が与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      日出間るり,林星香,鈴木洋
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
  • [学会発表] 二次元乱流中の渦放出特性に高分子溶液の伸長流動特性と隣接渦が与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      吉田亮平,日出間るり,鈴木洋
    • 学会等名
      化学工学会第50回秋季大会
  • [学会発表] Vortex deformation in two-dimensional turbulent flows of drag reducing polymer solutions2018

    • 著者名/発表者名
      Ruri Hidema
    • 学会等名
      Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University, Mini-symposium, Flow & instability of self-assembled systems
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高分子溶液の流動挙スケール依存性に関する実験研究2018

    • 著者名/発表者名
      日出間るり
    • 学会等名
      高分子学会九州支部フォーラム 女性研究者が拓く高分子化学の先端研究
    • 招待講演
  • [学会発表] 超疎水性ゲルを用いた潜熱輸送スラリーの流動特性2018

    • 著者名/発表者名
      大坪拓夢,日出間るり,鈴木洋,菰田悦之,岩谷真男,遠藤克,西尾直髙
    • 学会等名
      第66回レオロジー討論会
  • [学会発表] 光ピンセットによる高分子溶液の局所粘度測定2018

    • 著者名/発表者名
      高橋光,日出間るり,鈴木洋
    • 学会等名
      第66回レオロジー討論会
  • [学会発表] マイクロ磁性粒子の磁場応答を利用した複雑流体の内部構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      古川菜実,菰田悦之,鈴木航祐,堀江孝史,日出間るり,鈴木洋,大村直人
    • 学会等名
      第66回レオロジー討論会
  • [学会発表] カンチレバーの抗力係数から算出される流体中の高分子と高分子の相互作用に高分子の分子量が与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      日出間るり,林星香,鈴木洋
    • 学会等名
      第66回レオロジー討論会
  • [学会発表] Extensional Viscosity of Highly Viscoelastic Solutions Measured by Pressure Drops in Abrupt Contraction Flows2018

    • 著者名/発表者名
      Ruri Hidema, Yuki Tanino, Yoshiyuki Komoda, Hiroshi Suzuki
    • 学会等名
      The 29th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP29)
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow Control in a Microchannel - Elastic Instability of Viscoelastic Fluids and Flow Focusing to Produce Soft Materials -2018

    • 著者名/発表者名
      Ruri Hidema, Hiroshi Suzuki
    • 学会等名
      6th International Workshop on Process Intensification (IWPI 2018)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Flow and Dispersion Characteristics of Silica Hard-Shell Microcapsule Slurries2018

    • 著者名/発表者名
      Sohei Usa, Ruri Hidema, Takafumi Horie, Keita Taniya, Yoshiyuki Komoda, Yuichi Ichihashi, Naoto Ohmura, Satoru Nishiyama, Hiroshi Suzuki
    • 学会等名
      6th International Workshop on Process Intensification (IWPI 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 二次元流乱流場で観察される渦の変形に溶液の緩和時間と隣接渦列が与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      日出間るり,吉田亮平,菰田悦之,鈴木洋
    • 学会等名
      日本機械学会第96期流体工学部門講演会(2018年室蘭)
  • [学会発表] 粘弾性流体のノズル射出挙動2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木洋,日出間るり,岡田大知,高橋光,菰田悦之
    • 学会等名
      日本機械学会第96期流体工学部門講演会(2018年室蘭)
  • [学会発表] カンチレバーの抗力係数から算出されるポリエチレングリコールと流体の相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      日出間るり,林星香,菰田悦之,鈴木洋
    • 学会等名
      日本機械学会第96期流体工学部門講演会(2018年室蘭)
  • [備考] researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/7000004135/

  • [備考] 神戸大学 工学研究科 粒子流体工学研究グループ

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~hidema/fluparlab/

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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