2023 年度研究成果報告書

3D microfluidics for extensional rheometry

研究課題

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研究課題/領域番号	21K03884
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分19010:流体工学関連
研究機関	沖縄科学技術大学院大学
研究代表者	HAWARD Simon 沖縄科学技術大学院大学, マイクロ・バイオ・ナノ流体ユニット, グループリーダー (20812986)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	extensional flow / rheology / micofluidics / viscoelasticity / flow stability
研究成果の概要	水のような単純な流体は一定の粘度を持つが，高分子溶液のような複雑流体は流れに応じて粘度が変化する．「伸長」流れでは，高分子溶液の粘度は劇的に上昇するが，これを適切に測定することは難しかった．本研究では，高精度の微細ガラス流路を作製することで，高分子溶液を三次元的に駆動し，軸上・平面上に伸長する流れを発生させた．このような流れは，紡糸やフィルム形成など様々な産業プロセスに現れ，複雑流体の特性と挙動の理解が求められる．我々は，軸伸長下での高分子溶液の粘度上昇が，平面伸長下の2倍になることを初めて示した．一方，平面伸長において流れが非常に安定であるのに対し，軸伸長では不安定になりやすいことも示した．
自由記述の分野	microfluidic extensional rheometry
研究成果の学術的意義や社会的意義	The extensional rheology of complex fluids impacts many industrial and biological processes including fiber spinnning, inkjet printing, film formation, and blood flow. This project has contributed to improving the understanding and measurement of the extensional properties of complex fluids.