高密度粉体の非線形レオロジーに関する数値的・理論的研究

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19740233
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 波多野 恭弘 東京大学, 地震研究所, 助教 (20360414)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: レオロジー / 粉体 / 離散要素法 / ジャミング転移 / 非平衡・非線形物理学

研究概要

固体地球科学や化学工学などにおいて重要な、高密度粉体の流動を記述する法則(レオロジー)を理論とシミュレーションによって解明した。とくに、降伏応力発生に伴う2次相転移(ジャミング転移)に伴う臨界現象に注目することにより、高密度粉体レオロジーを臨界現象の理論で記述することに成功した。さらに粒子の協同運動を定量化し、その相関員がベキ的に成長していくこと、およびレオロジーヘの影響を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Growing length and time scales in a suspension of athermal particles (2009)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Hatano
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 79 ページ: 050301(R)
• [雑誌論文] Scaling properties of granular rheology near the jamming transition (2008)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Hatano
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 77 ページ: 123002
• [雑誌論文] Rheology of a dense granular material (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Hatano
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 89 ページ: 012015
• [雑誌論文] Power-law friction in closely-packed granular materials (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Hatano
  • 雑誌名: Phys. Rev. E vol. 75 ページ: 060301(R)
• [雑誌論文] Criticality and scaling relations in a sheared granular material (2007)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Hatano, Michio Otsuki, Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 76 ページ: 023001
• [学会発表] The jamming transition : a new kind of phase transition?(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: Japanese-French Frontiers of Science Symposium
  • 発表場所: Shonan Village Center
  • 年月日: 20090124-26
• [学会発表] 粉体レオロジー、動的不均一、グーテンベルク・リヒター則(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 波多野恭弘
  • 学会等名: 日本物理学会第64回年次大会シンポジウム「ジャミング転移」
  • 発表場所: 立教大学
  • 年月日: 2009-03-28
• [学会発表] Rheology, relaxation, and critical exponents at the jamming transition(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: Unifying Concepts in Glass Physics IV
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2008-11-26
• [学会発表] Dense granular rheology : from stable flow to unstable sliding(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: Frontiers of Glassy Physics
  • 発表場所: Kyoto University
  • 年月日: 2008-11-20
• [学会発表] Dense granular rheology : scaling laws and critical exponents(招待講演) (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: Dynamical Heterogeneities in Glasses, Colloids and Granular Media
  • 発表場所: Lorentz Center, Leiden
  • 年月日: 2008-09-03
• [学会発表] Rheology of a Dense Granular Material(招待講演) (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Hatano
  • 学会等名: Unifying Concepts of Glass Transition
  • 発表場所: Kyushu University
  • 年月日: 2007-11-24
• [備考] 日本物理学会若手奨励賞受賞(平成21年3月)
• [備考] 新聞報道1件(科学新聞12月18日付)
• [備考] 招待講演8件(うち国際会議5件)