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2008 年度 実績報告書

流動場及び電場下における液晶性ソフトマターの構造転移とダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 19740255
研究機関北海道大学

研究代表者

羅 亮皓  北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00421991)

キーワード非相溶混合流体 / 電場応答 / ソフトマター / ダイナミクス
研究概要

液晶はソフトマターと呼ばれる物質群の一つであり、外場により容易に構造変化をおきることは良く知られている。さらに液晶に高分子を混合すると単一の液晶流体には無い新たなレオロジー的性質が現れる。両流体間の相溶性、粘度、表面張力、誘電率、導電率がこのレオロジー特性を決める重要な因子である。両流体が非相溶で、誘電率と導電率の差が大きい場合に電圧の印加により粘度が劇的に変化する「電気粘性効果」がその良い例であり、その制御は工業的に重要である。本研究の目的は非平衡状態において形成される非相溶混合流体の構造が電場の小さな変化に対してどのような応答 (平衡系の線形応答に対応) を示すかを明かにすること、即ち動的構造のダイナミクスを明かにすることである。本研究では、非平衡定常系としてせん断流れ場における非相溶高分子ブレンドのダイナミクスを調べるため、そのドロプレット分散相において電場に対する流体の応力応答を測定した。その結果、ドロプレット変形由来の緩和が見られ、次元解析からその緩和時間はドロプレットサイズに比例し、せん断速度に反比例するのが分かった。この緩和の特徴的なことは応力の実数分部が負になることである。これらの結果をMaffettone-Minaleモデルを用いて解析して、定常せん断下でドロプレットの変形モードの固有値が複素数になることに起因し、応答関数は単純な緩和ではなく、減衰振動することが明確になった。これは速度勾配テンソルの反対称部分、すなわちせん断流動が起源である。これらの研究成果は、平衡状態では観測できない、せん断流下の非相溶混合流体の特異的なことで、非平衡定常状態の物理における重要な基礎的知見を与えるものと考えられる。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Stripe formation in an immiscible polymer blend under electric and shear-flow fields2008

    • 著者名/発表者名
      Y. H. Na
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E 77

      ページ: 041405-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] E-T phase diagrams of an antiferroelectric liquid crystal with re-entrant smectic C* phase2008

    • 著者名/発表者名
      Y. H. Na
    • 雑誌名

      Ferroelectrics 364

      ページ: 13-19

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tear Velocity Dependence of High-Strength Double Network Gels in Comparison with Fast and Slow Relaxation Modes Observed by Scan ning Microscopic Light Scattering2008

    • 著者名/発表者名
      H. Furukawa
    • 雑誌名

      Macromolecules 41

      ページ: 7173-7178

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Viscoelastic Properties of Nematic Liquid Crystals in an Electric Field2008

    • 著者名/発表者名
      H. Orihara
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys 47

      ページ: 8902-8904

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling Properties of Immiscible Fluid Blends in Electric and Shear Flow Fields2008

    • 著者名/発表者名
      H. Orihara
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn 77

      ページ: 093802-1-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 液晶性ER流体の粘弾性特性2008

    • 著者名/発表者名
      折原宏
    • 雑誌名

      ケミカルエンジニアリング 53

      ページ: 782-786

    • 査読あり
  • [学会発表] キラルスメクチック液晶工ラストマーの電場応答2009

    • 著者名/発表者名
      久保田匠
    • 学会等名
      特定領域研究非平衡ソフトマター物理学の創成第3回領域研究会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡)
    • 年月日
      20090107-09
  • [学会発表] 電場下における非相溶高分子ブレンドのレオロジー2009

    • 著者名/発表者名
      會田航平
    • 学会等名
      特定領域研究非平衡ソフトマター物理学の創成第3回領域研究会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡)
    • 年月日
      20090107-09
  • [学会発表] 非平衡定常状態におけるドロプレット分散相の電気粘性応答2009

    • 著者名/発表者名
      羅亮皓
    • 学会等名
      特定領域研究非平衡ソフトマター物理学の創成第3回領域研究会
    • 発表場所
      九州大学西新プラザ(福岡)
    • 年月日
      20090107-09
  • [学会発表] 外場下における非相溶高分子ブレンドの構造形成2008

    • 著者名/発表者名
      會田航平
    • 学会等名
      第56回レオロジー討論会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟)
    • 年月日
      20081006-08
  • [学会発表] 反強誘電性液晶における電場一温度相図 (V)2008

    • 著者名/発表者名
      川邊徳道
    • 学会等名
      2008年日本液晶学会討論会
    • 発表場所
      キャンパスプラザ京都(京都)
    • 年月日
      20080917-19
  • [学会発表] 外場下における非相溶高分子ブレンドの構造形成2008

    • 著者名/発表者名
      會田航平
    • 学会等名
      特定領域研究非平衡ソフトマター物理学の創成第2回ソフトマター物理若手勉強会
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      20080821-22
  • [学会発表] Structural Changes and Rheological Characteristics of Immiscible Polymer Blends under Shear Flow and Electric Fields2008

    • 著者名/発表者名
      Y. H. Na
    • 学会等名
      The 42nd International Symposium on Macromo lecules, Macro 2008
    • 発表場所
      Taipei International Convention Center, Tainei, Taiwan
    • 年月日
      20080629-0704
  • [学会発表] Electro-Rheological Response of a Nematic Liquid Crystal2008

    • 著者名/発表者名
      H. Orihara
    • 学会等名
      The 22nd International Liquid Crystal Conference
    • 発表場所
      Jeju International Convention Center, Jeju, Korea
    • 年月日
      20080629-0704
  • [学会発表] Electrorheological Response of Droplet-Dispersed Phase to AC Electric Field under Shear2008

    • 著者名/発表者名
      Y. H. Na
    • 学会等名
      International symposium on Non-Equilibrium Soft Matter
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      20080602-05
  • [学会発表] tructure Formation in an Immiscible Polymer Blend under External Fields2008

    • 著者名/発表者名
      K. Aida
    • 学会等名
      International symposium on Non-Equilibrium Soft Matter
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      20080602-05

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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