アルカリ溶解性会合高分子溶液中における特異な気泡・液滴ダイナミクスの解明

2012 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 24560180
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: The University of Tokushima
• Principal Investigator: 太田 光浩 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (00281866)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岩田 修一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00293738)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 気泡上昇 / 気泡形状 / 弾性特性

Research Abstract

NaOHによりpH=7に調整したアルカリ溶解性会合高分子(HASE)溶液を用いて，HASE溶液における気泡上昇運動を小さい気泡から大きな気泡まで調べた．溶液濃度を調整することで低～高粘性溶液を作り，気泡形状を大きく変化させながら，HASE溶液が持つ特異な粘弾性特性の発現状況を気泡形状に投影させて調べた．無次元物理パラメータの点からは，3条件のMorton数を設定し，広範囲のEotvos数で実験を行い，気泡形状とReynolds数を観察したことに対応する．高解像の高速度ビデオ・カメラにより様々な物理条件下で見られる特異な粘弾性特性を受けてユニークな形状で運動する気泡を精度良く観察した．平成24年度で得た大きな成果は，気泡の生成方法に依存して，気泡運動の形態が異なる領域があることである．すなわち，気泡生成方法の違いによって，最終的に形成されるユニーク形状気泡が異なる物理条件が存在する．気泡生成時に流動場が形成される際に，高分子がその流動に乗り配向する．その流れに乗った状態で粘弾性特性が発現するが，発現する粘弾性特性の効果が強いとその影響をずっと受けたまま(引きずったまま)気泡が上昇運動を行うためであると考えられる．気泡運動の初期流動条件依存性に関しては，引き続き，さらに詳細に検討する予定である．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成24年度の達成度としては，概ね予定通りであった．しかし，気泡運動だけでなく，液滴運動に対する実験も開始する予定であったが，液滴系に関しては十分なデータが取れていない．これは，実験を行った後の，データ処理に時間が掛かるためで，気泡系での実験結果の処理に多大な時間を要したためである．

Strategy for Future Research Activity

当初の予定通りに，HASE溶液中を上昇する気泡および液滴に関する研究を中心に行う．特異な弾性効果を発現する原因を考察するために，種類の異なるHASE溶液で実験を行う．これにより，特異な弾性効果の発現を分子構造の点で考察する．他の実験系として，空気中にHASE液滴を落下させる実験を行い，HASE溶液が持つ伸長性についても考察する．
なお，実験装置本体に不具合があるので，今年度はまず装置の改良・修理を行う予定である．
平成24年度に得られた成果を 国際会議(1件)と国内学会(2件) にて発表する．

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

主たる使用用途は，実験装置改良費，国際会議での研究発表に関わる経費，国内学会での研究発表に関わる経費 である．
その他は，HASE，データ用ハードディスク等の消耗品である．

Research Products

• [Remarks] 徳島大学 流体工学研究室
  • URL: http://www.me.tokushima-u.ac.jp/~m-ohta/