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2023 年度 実績報告書

座屈粉体:大変形と配置替えが関わり合う多粒子系のモデル実験

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0084
配分区分基金
研究機関東京大学

研究代表者

竹内 一将  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50622304)

研究分担者 POINCLOUX SAMUEL  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワードgranular media / jamming / slender structures / friction / geometry / rigidity transition / rheology / squishy particles
研究実績の概要

Continuing from the previous fiscal year, we studied the oscillatory shear response of a sponge-like granular assembly made up of highly compressible elastic rings. Understanding how the geometrical variations at the microscopic scale of disordered materials impact the response of the assembly, particularly rigidity transitions, is an ongoing challenge in soft matter physics.
Our research revealed a progressive rigidity transition that occurs when the density is increased or the shear amplitude is decreased. As we observed, the rearranging fluid state is made up of crystal clusters separated by melted regions, while the solid state remains amorphous and absorbs all imposed shear elastically. We found that this transition is due to an effective, attractive shear force between the rings that emerges from a friction-geometry interplay. If friction is sufficiently high compared to shear, the extent of the contacts between rings, captured analytically by elementary geometry, controls the rigidity transition.
This work has unveiled groundbreaking insights into how geometrical changes fundamentally alter the jamming transition. Ring assemblies, with their high adjustability and straightforward manufacturing process, serve as an ideal model experimental platform to delve into the role of geometrical changes in disordered media, thereby paving the way for this novel branch of disordered media. Significant shape alterations at the particle scale are also prevalent in biological and geological systems and underpin critical processes such as morphogenesis and landslide flows.

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Ecole Polytechnique Federale de Lausanne(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
  • [国際共同研究] Rennes University/ENS Lyon(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Rennes University/ENS Lyon
  • [雑誌論文] Stick-slip in a stack: How slip dissonance reveals aging2024

    • 著者名/発表者名
      Poincloux Samuel、Reis Pedro M.、de Geus Tom W. J.
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 6 ページ: 013080

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.6.013080

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Jamming of sponge-like granular media2024

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      生物普遍性ワークショップ
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Frontiers in nonequilibrium physics: Active matter, topology and beyond
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Perspectives on Non-equilibrium Statistical Mechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      STATPHYS28
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      The 7th International Soft Matter Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      Advanced core-to-core network for the physics of self-organizing active matter Kick off meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Flow and deformation of a sponge-like granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      CISM Advanced Courses on Landslides Mechanics: from Complex Granular Behaviour to Field-scale Flows
    • 国際学会
  • [学会発表] Jamming of compressible granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      第22回関東ソフトマター研究会
  • [学会発表] Jamming of compressible granular media2023

    • 著者名/発表者名
      S. Poincloux, K. A. Takeuchi
    • 学会等名
      第11回ソフトマター研究会
  • [備考] 竹内研究室ウェブページ

    • URL

      https://lab.kaztake.org/index-j.html

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公開日: 2024-12-25  

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