| 研究概要 |
まずマイクロ流れ中における非ニュートン流体の流れの特徴をつかむため,PDMSを用いて作成したマイクロ流路内の流れを可視化し,急縮小部に発生する循環二次流れの大きさについて検討し,速度分布を測定した。試料流体として,力学特性の異なるアニオン系の各種のポリアクリルアミド(PAAと呼ぶ)の水溶液を用いた。その結果,マクロスケールの流路を流れる場合と大きく異なる流れになるとともに,特定のPAA(サンフロックAH-70P)に限って,壁面での滑りが顕著に見られることがわかった。これは予想に反する結果である。この原因は現時点では不明であるが,界面と流体との物理化学的な相互作用によるものであると考えられる。続いて,マイクロ流路にナノファイバー分散流体を流すための準備として,まず大きなスケールの流路におけるナノファイバー分散流体の流動を観察した。流路には急縮小部を有する流路を用いた。その結果,分散流体では,ニュートン流体と異なり,急縮小角部に大きな渦が発生した。これは,分散流体が非ニュートン性を有することが原因である。ナノファイバーの濃度を上昇させていくにともない渦は大きくなると予想された。急縮小流れでは,流体の持つ伸長粘度が大きく影響し,ナノファイバーの濃度とともに伸長粘度が上昇すると考えたからである。しかし,本分散流体では,ある濃度のときに最大値をとり,その後,濃度を増大させても渦は大きくならず,逆に小さくなった。これは,ナノファイバーの濃度が上昇するとともに,ナノファイバーが凝集し,濃度を上げると逆に伸長粘度が小さくなったためではないかと考えられる。
|
