| 研究課題/領域番号 |
19K23428
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| 研究機関 | サレジオ工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
小林 和也 サレジオ工業高等専門学校, その他部局等, 助教 (00849474)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 2021-03-31
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| キーワード | 粉体 / 重力不安定性現象 / 物理ゲル |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、これまで個別的に取り扱われることが多かった粉体系における重力不安定性現象について、粉体系と同じようにパーコレートした系であり、加熱や冷却によって可逆的に固体状態のゲルと液体状態のゾルに転移することができる物理ゲルの性質に着目し、粉体系およびゲル系の重力不安定性現象について系統的実験を通して共通性を明らかにし、そこから粉体系および液体系の不安定化現象の普遍性を明らかにすることを目的としている。
本年度では、はじめにゲル系において、上層や下層の様々な組み合わせ(濃度や粘性)や加熱温度が変化した際の不安定化パターンに着目して詳細に調査を行い、波長変化や指状パターンの時間変化等について定量的な解析を行なった。実験では我々がこれまでに開発した重力不安定性現象に関する新たな実験手法を応用した。
次に粉体-気体および粉体-液体の2層系における重力不安定性現象について、はじめに高速度カメラを用いた実験方法の確立を行い、そして密度や粒径の異なる粉体を落下させた際の両者の界面に現れるパターンの成長および粗大化過程に着目して実験および解析を行なった。
これらの結果から、両者の不安定化パターンが非常によく類似していることを明らかにした。これは気体・液体中における粉体の不安定化現象と液体系における不安定化現象との共通性を明らかにする上でとても重要な成果であると考えている。今後は、さらに詳細な実験および定量的な解析、スケーリングによって両者の明確な共通性を明らかにする計画である。
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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
当初の予想通り、空気中および液体中における粉体系の重力不安定性現象とゲル系における重力不安定性現象が非常によく類似していることを明らかにした。現在、両者に関してさらに詳細な解析を行なっており、今後はそれらの結果をもとに、ゲル系および粉体系における重力不安定化現象を特徴付けることが可能になると考えている。以上より、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度に確立した実験方法を用いた実験において、ゲル系および粉体系の重力不安定性現象が非常に類似していることを明らかにした。今後は両者のより詳細な実験および解析によって、ゲル系および気体中・液体中における粉体の重力不安定性のメカニズム解明への手かがりが得られると考えており、そこからスケーリング則を導出することによって、気体・液体中の粉体における不安定化現象と、液体系における不安定化現象との関連性について物理的解釈を深め、重力不安定化現象における共通性を明らかにしていくことを考えている。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度において、国際会議への参加および研究成果をオープンジャーナルへの投稿を予定していた。しかしながら、新年度に向けた研究機関の移動および年度末からの新型コロナウイルスの全国的な流行に伴い、予定していた論文投稿時期の延期（2020年7月頃の投稿を予定）および参加予定学会が中止となってしまった。このようなことにより予定額の使用が叶わなかった。
次年度は、はじめに延期した論文のオープンジャーナルへの投稿および実験サンプル購入等に前年度の繰越し額を使用する。また最近では新型コロナウイルスを考慮し、オンラインでの学会開催に形式を変更する動きも目立っていることから、当初の計画通りに国内外の学会に参加を予定している。さらに実験結果を順次論文として投稿を予定している。これらの参加費や旅費および投稿費、また、さらなる詳細な実験等に使用するサンプルや新規な解析用ソフトの購入といった研究活動に経費を使用する予定である。
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