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2013 年度 実績報告書

相境界面の運動に着目した異方性ゲル形成の統計力学の構築とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 23540475
研究機関群馬大学

研究代表者

山本 隆夫  群馬大学, 理工学研究院, 教授 (80200814)

研究分担者 土橋 敏明  群馬大学, 理工学研究院, 教授 (30155626)
キーワードダイナミックス遷移 / 緩和ダイナミックス / 拡散律速 / 界面エネルギー律速 / moving boundary picture
研究概要

(1)等方的な高分子鎖よりシミュレーションが容易な配向性高分子鎖系で熱力学的不安定性を引きおこす低分子を含んだ高分子鎖溶液系のシミュレーションを行った結果、安定領域では配向性が悪くなるが不安定領域では高分子鎖が凝縮し配向性が高くなることが分かった。これにより、等方的な高分子鎖においても熱力学的不安定化により凝縮・配向が起こると予想できる。
(2)濃厚溶液高分子鎖の緩和のシミュレーションから、濃厚溶液中の高分子鎖ダイナミックスの1体近似描像を探索した。その結果、環境場としてセグメントの化学ポテンシャルを考慮するだけでなく鎖のエントロピー弾性率も環境の変化に伴い変化すると考える必要があることが分かった。(1)の結果を併せて考察した結果、Gauss鎖のLangevin方程式と、高分子鎖の環境変化を記述するエントロピー弾性率と化学ポテンシャルの緩和ダイナミックスで記述する高分子鎖配向ダイナミックスモデルを構築した。
(3)カードラン溶液を塩酸に透析させてゲル化させることができた。ゲル化のダイナミックスは、塩酸濃度が高いときは拡散律速型で、濃度を下げていくと界面エネルギー律速型に変わるこというダイナミックス遷移が起こることが分かった。
(4)カードラン溶液が2価カチオンで架橋できることより、イオン流入によるゲル化、イオン流出・流入によるゲル化、界面エネルギー律速によるゲル化は同一現象における律速過程の違いであることが分かる。この律速過程の変化は、透析外液の組成の違いに起因する高分子鎖の溶媒溶液の自由エネルギーの変化の速度の違いによるものであるという結論を得た。
(5)円筒型DNAゲルによるアクリジンオレンジの吸着ダイナミックスを調べることで、高分子鎖と親和性の高い分子の高分子溶液における拡散挙動は、一般的にMoving Boundary Pictureで記述出来ることが分かった。

  • 研究成果

    (5件)

すべて その他

すべて 学会発表 (5件)

  • [学会発表] 拡散律速型のゲル化とエネルギー律速型のゲル化のクロスオーバー

    • 著者名/発表者名
      岡村英希,佐野浩亮,富田奈緒子,槇 靖幸,山本隆夫,土橋敏明
    • 学会等名
      第61回レオロジー討論会
    • 発表場所
      山形大学
  • [学会発表] 透析によって誘起されるゲル界面の移動とレオロジー

    • 著者名/発表者名
      富田奈緒子,六川 勇,岡村英希,槇 靖幸,山本隆夫,土橋敏明
    • 学会等名
      第61回レオロジー討論会
    • 発表場所
      山形大学
  • [学会発表] 異方性ゲル形成と熱力学的不安定状態における高分子鎖のレオロジー

    • 著者名/発表者名
      山本隆夫
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] 環境変化によって引き起こされる異方性ゲル形成ダイナミックス

    • 著者名/発表者名
      山本隆夫
    • 学会等名
      日本物理学会2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
  • [学会発表] 透析によるゲル化のダイナミックス遷移

    • 著者名/発表者名
      山本隆夫,岡村英希,土橋敏明
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス

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公開日: 2015-05-28  

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