2021 Fiscal Year Annual Research Report
複雑流体中の気液・液々界面で発現する微細自己組織構造の生成機構の解明
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19K04194
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
太田 光浩 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (00281866)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 修一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00293738)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 気泡上昇運動 / 液滴上昇運動 / 弾性特性 / マイクロスケール構造 / 自己組織構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，炭酸ナトリウムを加えたpH = 9のHASE水溶液および水酸化カリウムを加えたpH = 9のHASE水溶液により実験を行った．炭酸ナトリウムを添加したHASE水溶液では，水酸化ナトリウムよりも複雑なマイクロスケール構造が形成され，一方で水酸化カリウムでは複雑なマイクロ・スケール構造は形成されなかった．ただ，伸長構造に凹みが形成されると言ったこれまでに観察されていない構造の発現を確認した．添加するアルカリによってHASE水溶液が持つ特徴的な特性は変化し，気液界面への作用は大きく異なることが分かった．マイクロスケールの自己組織構造の形成については，気液界面のHASE高分子が気泡下部で気液界面を強く保持し，気泡上昇することで界面が相対的に引っ張られることになる．気体は，密度および粘度が液体に比べて非常に小さいため伸長し難く，界面が大きな体積を持って引っ張られることはなく，薄い膜状で伸長する．その膜が伸長過程で複雑に破れ，破れていく過程でマイクロスケールの自己組織構造が形成されることが多いことを確認できた．ただし，形成されたマイクロスケールの自己組織構造は，通常であれば界面張力の作用により小さい気泡になると予想できるが，しばらくの間，その複雑な形状を維持する．マイクロスケールの自己組織構造が形成された後もHASE高分子が作用していると考えられる．一方，HASE水溶液に混じり合わない液滴(オイル)の場合は，密度および粘度がHASE水溶液と大きく違わないために伸長しやすく，HASE高分子の作用を直接的に受け，界面が大きく下方に引っ張られる．そのため，非常に長く太い一本の伸長形状が液滴底部に形成された．界面形状もスムーズで自己組織構造の形成はなかった．
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