流動分散構造の異方性により発現するサスペンション・コロイド系の機能性の利用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650159
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 鳴海 敬倫 新潟大学, 工学部, 助教授 (20143753)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 栂 伸司 富山商船高等専門学校, 電子制御工学科, 講師 (90270248) ; 長谷川 富市 新潟大学, 工学部, 教授 (80016592)
• Keywords: サスペンション / コロイド / 流動構造化 / 記憶効果 / 機能性流体

Research Abstract

濃厚系サスペンションとコロイドで見られる粒子群の構造化を流体の機能として利用するために,流動構造の解明とその構造の流れ場への影響について検討した。
まず,濃厚系サスペンションについては,まず,回転振動する平行二円板間の流れで見られた流動再構造化について構造化に必要なひずみと構造化後の見かけの粘度について詳細に調べた。その結果,構造化過程は粒子径分布,せん断速度などには依存せず,ひずみ量だけにより定まり,固体的な現象であることを明らかにした。また,構造化後の見かけの粘度は非定常性の影響が現れ,周波数が高い場合の方が見かけ上粘度が低くなり,特にその傾向は粒子径が揃っている単分散系の方が強く現れることを明らかにした。そして径の異なる2種類の粒子からなる2分散系のサスペンションの粘度変化は,単分散の場合が最も高く,分布比に対し凹型に変化することが知られているが,振動流で見積もられる粘度は従来から提唱されている実験式には従わず,特殊な流動特性を示すことを解明した。また,スクイーズ流れで見られたビンガム性については本年度の検討の結果,撹拌による影響が大きく,十分な混合と脱泡によりビンガム性が見られなくなることが分かった。しかし,実際の工業上の撹拌では本研究で見られたようなビンガム性の現れる程度の状態の材料を用いており,この点から混合度を定量化してビンガム性発現のメカニズムを検討した。
また,コロイドに関しては微小オリフィスを通過する流れに脱塩処理したコロイドと塩を加えイオン濃度を正確に調整したコロイドを流し,流量の安定性を再度検討した。その結果,安定性と流動抵抗の変化にはコロイド粒子間に働く斥力による不安定性とコロイドの凝集の影響が大きい事を確認した。

Research Products

• [Publications] T.Narumi, T.Hasegawa(他4名): "Transient response of concentrated suspensions after shear reversal"Journal of Rheology. Vol.46, No.1. 295-305 (2002)
• [Publications] 鳴海敬倫, 佐藤文生, 長谷川富市, Haward SEE: "球-平面間のスクイーズ流れにおける濃厚系サスペンションの流動構造化による固体性"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. No.01-1, Vol.II. 99-100 (2001)
• [Publications] 鳴海敬倫, 鈴木敦士, シー・ハワード, 長谷川富市: "大変形を受ける濃厚系サスペンションの振動流における流動特性"第49回レオロジー討論会講演要旨集. 49-50 (2001)