| 研究課題/領域番号 |
17H02945
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
栗田 玲 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (20579908)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 泡沫 / ソフトマター / 雪崩現象 |
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| 研究実績の概要 |
泡沫とは，気体の泡を液体中に多数閉じ込めた状態であり，様々な場面で見ることができる．例えば，石鹸泡や消泡剤といった日常的な場面に加え，乾燥から身を守るために泡で身体をコーティングする虫や泡の中に卵を産み，外敵から守るモリアオガエルなど生態系でも泡沫は利用されている．泡沫は，時間とともに壊れ，気体の泡が抜けていき，最終的には単なる水滴になっていく．
泡沫は，ソフトジャミング系と呼ばれ，気体が高密度に詰まっていることにより，弾性を有している．このため，泡が形状を保持できる．弾性率は液体分率によって変化し，液体分率の増加とともに低下していく．一方で，泡沫は時間とともに崩壊することで，液体分率は増加する．泡沫の利用にとって，この崩壊過程を理解することは重要であると考えられている．
崩壊過程の一つに，泡沫が一気に崩壊する雪崩的崩壊がある．この雪崩的崩壊は，一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず，その機構についてほとんどわかっていなかった．我々は，雪崩的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った．その結果，伝搬モードと貫通モードの２種類が存在することがわかった．また，液体分率依存性も調べ，理論予想とは異なる結果が得られた．これらの結果から，液体膜のゆらぎまで考慮する必要があることが示唆された．液体膜のゆらぎの液体分率依存性という概念はこれまで重要視されてこなかったが，この研究により，その重要性が認識された．これは泡沫の理解へ重要な知見であり，今後の研究発展につながると考えている．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究課題は，「泡沫物性の液体分率依存性」を主のキーワードとして，研究を進めている．泡沫の安定性は理学的な興味だけではなく，産業的にとっても重要な性質であり，この崩壊過程を理解することは重要であると考えられている．
崩壊過程の一つに，泡沫が一気に崩壊する雪崩的崩壊がある．この雪崩的崩壊は，一番破壊的な崩壊過程であるにもかかわらず，その機構についてほとんどわかっていなかった．我々は，雪崩的崩壊過程を高速度カメラを用いて直接観察を行った．その結果，伝搬モードと貫通モードの２種類が存在することがわかった．また，液体分率依存性も調べ，理論予想とは異なる結果が得られた．これらの結果から，液体膜のゆらぎまで考慮する必要があることが示唆される結果が得られた．
液体膜のゆらぎの液体分率依存性という概念はこれまで重要視されてこなかったが，この研究により，その重要性が認識された．これは泡沫の理解へ重要な知見であり，今後の研究発展につながると考えている．
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| 今後の研究の推進方策 |
泡沫はソフトジャミング系と呼ばれ，弾性を有している．すなわち，力を外から加えたときにバネのように反発する．泡沫において，どのような機構で力を返すのか，内部構造の変化など不明な点が多い．本年度は，力学特性の液体分率依存性を明確にすることを考えている．
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