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2008 Fiscal Year Annual Research Report

高分子溶液の微小流動におけるレオロジー

Planned Research

Project AreaCreation of non-equilibrium soft matter physics: Structure and dynamics of mesoscopic systems
Project/Area Number 18068006
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

土井 正男  The University of Tokyo, 大学院・工学系研究科, 教授 (70087104)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 奥薗 透  東京大学, 大学院・工学系研究科, 特任講師 (10314725)
Keywords乾燥プロセス / 薄膜 / ゲル / シミュレーション
Research Abstract

固体基板上の溶液の乾燥現象は、インクジェット印刷技術およびそれを応用した電子デバイスの作製等における重要なプロセスとして近年関心が高まっており、その制御を目指した基礎研究が必要不可欠となっている。本研究では、固体基板上における高分子溶液の乾燥ダイナミクス関する理論・シミュレーションおよび実験による研究を行った。特に、接触線を固定した場合の高分子液滴の乾燥後の形状を決める物理的な要因を明らかにするため、乾燥中の高分子濃度の空間分布の可視化実験、および、気相と液相のダイナミクスを連成させた数値シミュレーションを行い、以下のような結果を得た。
(1) 蛍光測定により、液滴乾燥時の高分子濃度分布の動的測定に成功した。溶質高分子として蛍光ポリスチレンを用い、ガラス基板上に滴下した液滴内部の蛍光強度分布を下面から蛍光顕微鏡で観測すると同時に、液滴側面に設置されたデジタル顕微鏡により液滴の形状を測定した。これらのデータから溶質高分子の濃度分布の時間変化を得ることができた。
(2) 理論・数値シミュレーションにより蒸発速度に対する流れおよび拡散の相対的な速さが乾燥後の形状を決める主要な因子であることを明らかにした。また、基板上に複数の液滴がある場合には、気相における拡散場を介した干渉効果により、液滴の乾燥後形状に非対称性が生じることを示した。これは気相と液相のダイナミクスを連成させたシミュレーションによってはじめて明らかにされた結果である。
以上の成果は、応用上重要な知見を与えるとともに、溶液の乾燥に関する新たな視点をもたらすものである。

  • Research Products

    (19 results)

All 2009 2008

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Film Formation Kinetics in the Drying Process of Polymer Solution Enclosed by Bank2009

    • Author(s)
      Youngki Jung
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 48

      Pages: 031502-1-031502-6

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamical visualization of "coffee stain phenomenon" in droplets of polymer solution via fluorescent microscopy2008

    • Author(s)
      Tadashi Kajiya
    • Journal Title

      Langmuir 24

      Pages: 12369-12374

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shear Migration of Chiral Particle in Parallel-disk2008

    • Author(s)
      Masato Makino
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn 77

      Pages: 064404-1-064404-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrokinetic boundary condition compatible with the Onsager reciprocal relation in the thin double layer approximation2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Journal Title

      J. Chem. Phys 128

      Pages: 044715-1-044715-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ソフトマター入門2008

    • Author(s)
      土井正男
    • Journal Title

      固体物理 43

      Pages: 629-635

  • [Journal Article] ソフトマターのレオロジー2008

    • Author(s)
      土井正男
    • Journal Title

      日本物理学会誌 63

      Pages: 434-440

  • [Presentation] Modeling the Drying Process of a Droplet of Polymer Solution on a Substrate2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Organizer
      ISEM 2008 returns
    • Place of Presentation
      未来科学館、東京
    • Year and Date
      2008-12-09
  • [Presentation] ソフトマターの界面ダイナミクス2008

    • Author(s)
      土井正男
    • Organizer
      名古屋大学物性談話会
    • Place of Presentation
      名古屋大学応用物理学専攻
    • Year and Date
      2008-11-19
  • [Presentation] 高分子溶液の乾燥と成膜2008

    • Author(s)
      土井正男
    • Organizer
      日本化学会情報化学部会討論会特別講演
    • Place of Presentation
      東京大学山上会館
    • Year and Date
      2008-11-13
  • [Presentation] 我々の研究とSPring8への期待2008

    • Author(s)
      土井正男
    • Organizer
      SPring-8特別講演会ソフトマターの界面ダイナミクス
    • Place of Presentation
      兵庫県佐用郡
    • Year and Date
      2008-09-30
  • [Presentation] Electrokinetic Boundary Condition Compatible with the Onsager Reciprocal Relation in the Thin Double Layer Approximation2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Organizer
      nternational Congress on Rheology 08/03-08
    • Place of Presentation
      Montrey, California
    • Year and Date
      2008-08-04
  • [Presentation] Modeling of Transport in Ionic Soft Matter2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Organizer
      Internaitonal symposium on Multiscale Simulation of Biological and Soft Materials MSBSM2008
    • Place of Presentation
      Akihabara, Tokyo
    • Year and Date
      2008-06-19
  • [Presentation] ソフトマターとソリッドマターのインタフェース2008

    • Author(s)
      土井正男
    • Organizer
      茅コンファランス21世紀物性物理学の展望06/9-11
    • Place of Presentation
      秋葉原コンヴェンションホー
    • Year and Date
      2008-06-10
  • [Presentation] Drying dynamics of polymer solutions on a solid substrate2008

    • Author(s)
      Tohru Okuzono
    • Organizer
      International Symposium on Non-Equilibrium Soft Matter
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2008-06-03
  • [Presentation] Electrokinetic boundary condition compatible with the onsager reciprocal relation in the thin double layer approximation2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Organizer
      The 5th International Conference "INTERFACES AGAINST POLLUTION"(国際会議第5回「環境汚染におけるコロイド界面現象と界面科学の取り組み」)
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2008-06-01
  • [Presentation] Short presentation at the workshop on Nanoscale Interfacial Phenomena in Complex Fluids2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Organizer
      Kavli Institute for Theoretical Physics, CAS
    • Place of Presentation
      Beijing, China
    • Year and Date
      2008-05-27
  • [Presentation] P.G. de Gennes in polymer physics2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Organizer
      DeGennesDays
    • Place of Presentation
      Paris, Franse
    • Year and Date
      2008-05-15
  • [Presentation] Nonequilibrium dynamics of reactive soft matter2008

    • Author(s)
      Tohru Okuzono
    • Organizer
      The 235th ACS National Meeting
    • Place of Presentation
      New Orleans, LA
    • Year and Date
      2008-04-07
  • [Presentation] Modeling of the adhesive property of very soft rubber2008

    • Author(s)
      Masao Doi
    • Organizer
      plenary lecture at MTDM2008(Mechanics of Time Dependent Materials Conference)
    • Place of Presentation
      Montrey, California USA
    • Year and Date
      2008-04-02

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Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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