2018 Fiscal Year Research-status Report
Fracture of paste: microstructures governing memory and roles of plastic deformation
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18K03560
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| Research Institution | Nara Women's University |
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Principal Investigator |
狐崎 創 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (00301284)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大信田 丈志 鳥取大学, 工学研究科, 助教 (50294343)
中原 明生 日本大学, 理工学部, 教授 (60297778)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ペーストの破壊 / 記憶効果 / 塑性変形 / レオロジー / ソフトマター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固体微粒子のペーストは内部の液体の量に応じて、塑性流体から半固体状態まで変化するが、例えば容器に入れ短時間加振してから乾燥させると振動の方向に垂直な平行亀裂が生じる"揺れの記憶"が生じるなど、外部からの操作を記憶し破壊の仕方が変わる現象が知られている。本研究では外部摂動や乾燥に伴うペーストの内部構造の変化を、マイクロX線CT(μCT)によるミクロな粒子配列の観察と物性測定を行って調べている。
初年度はμCTを用いた微視的観察をこれまでの我々の研究より本格的に行うために、大型放射光施設SPring-8に利用申請を行い、後期からの実験が認められて計画を開始した。新しい測定に合わせた最適な実験試料の作成条件を調べ、実験方法の開発を行い、SPring-8の装置でも粒子配列を観察することに成功した。画像解析の結果、振動により粒子配列に異方性が生じるという以前の結果を確認し、さらに乾燥前から亀裂形成後までの乾燥段階の異なる試料での粒子配列のデータを初めて得ることができた。これらの解析は研究協力者らとともに行っている。加えてSPring-8では、異なる種類の記憶効果に関するデータを得るため、研究分担者が作成した磁性ペーストの試料に関しても測定を行った。
また以前の研究よりもペーストの応力測定を精度よくおこなうために、歪ゲージと測定ユニットを購入し、測定方法の開発を行っている。
後述のように予定していた実験計画の半分しか行えなかったため、新しい実験結果はまだ未発表であるが今後追加の測定を行った後に詳しい解析を行って報告する予定である。これまでに得られている成果に関しては、L.Goehring氏(ノッティンガム大学、UK)の研究室や本庄・坂口研(九州大学)などで発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
総じて研究代表者がかなり多忙であったことでやや計画の遅れにつながっている。SPring-8でのμCT測定は、テスト測定を前期に1日させて頂いた後で正式に利用申請を行い、後期に2日間(計48時間)の測定が認められ、予定した計画をスタートすることができたが、後期1回目の実験直前に研究代表者が網膜剥離のために緊急で入院することになってしまったため、前半の実験をキャンセルせざるを得なかった。そのため、予定していた半分の測定しかできていないが、2019年度後期の利用申請を再度行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
ひずみゲージを用いた応力測定は試験的な実験の段階であるが、従来の研究で測定した炭酸カルシウムペーストの応力異方性を検出できる精度があることが確認できた。μCT測定に適している石松子ペーストは発生する応力が小さいと予想されるため、より精度の高い実験を行うことを目標に測定方法を開発中である。2018年度後期に得られたμCT測定結果に関しては研究メンバーで2019年2月に会合を行い結果の検討と議論を行った。解析結果は有望であったため、2019年度にもSPring-8に利用申請を行って後期から再度測定を行う方針である。なお、利用申請が認められるかに応じて研究の優先順位は柔軟に変更する。
機材に関しては、μCT測定で得られるデータが以前の研究よりも精度が向上して容量が増えたため、画像解析のために最低100GByte以上のメモリーをもつパソコンが必須であることがわかった。そのため2020年度に購入を計画していた画像解析用のパソコンを、必要な能力を備えた機種にグレードアップして2019年度に購入する計画である。順調であれば、追加のμCT測定結果を含めて本格的な解析を行いその他の実験結果を合わせて成果発表を行う予定である。
またμCTのデータを利用した数値的な研究や、塑性を持つ半固体中での亀裂成長に関する理論的な研究にとりかかるために、研究分担者や研究協力者等と議論を進める計画である。
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| Causes of Carryover |
前述した通りSPring-8での実験計画の前半がキャンセルとなったため、その分の出張費の支出が不要になった。また研究協力者の西本明氏が測定に参加する計画であったが、測定に必要な放射線従事者登録を非常勤講師であることを理由に所属大学が許可しなかったため、予定していた必要経費や出張費の支出がなくなったことが未使用額が生じた主な理由である。未使用額は2019年度に購入予定の画像解析用のパソコンに使用する予定である。
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