2018 年度研究成果報告書

特異なレオロジー特性を有する固液液三相分散系の内部構造形成挙動の解明

研究課題

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研究課題/領域番号	17K14852
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	化工物性・移動操作・単位操作
研究機関	広島大学
研究代表者	石神徹広島大学, 工学研究科, 准教授 (70595850)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2019-03-31
キーワード	キャピラリーサスペンション / レオロジー / 直接数値シミュレーション
研究成果の概要	本研究ではキャピラリーサスペンションと呼ばれる固液液三相分散系が有する特異なレオロジー特性の機構解明および予測技術の確立について検討を行った。まず，キャピラリーサスペンションの形成に必要な流体体積分率ならびに降伏応力を予測する理論解析モデルを開発した。実験結果および既往の論文の結果と良好に一致することを確認し，その有用性を実証した。また，直接数値シミュレーションの手法を用いて，液架橋による粒子系構造の形成過程の可視化を行い，接触角や流体体積分率の影響について検討を行った。従来推測されていた粒子系構造形成と見かけ粘度の関係をシミュレーションで可視化するとともに，定量的にも明らかにした。
自由記述の分野	化学工学
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究は微粒子と水と油のような２種類の混和しない分散系が発言する特異的なレオロジー特性の機構解明を行った。定量的なレオロジー予測法を構築するとともに，計算機科学を用いることで，従来明らかにされていなかった構造形成過程の解明に初めて成功した。本研究の成果は，新しく，極めて簡単な粒子分散液のレオロジー特性制御法を提案するとともに，その定量的な予測に貢献するものである。新しいテクスチャーや流動性を有する食品や化粧品の開発や，この特異的なレオロジーを利用して，この分散系を前駆体にしたセラミックス作成手法などへの応用が期待できる。