動的な臨界擬カシミア力によるソフトマターにおける構造形成の理論的研究

动态临界准羊绒力对软物质结构形成的理论研究

• 批准号: 21K03488
• 负责人: 藪中 俊介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03488/
• 关键词: ２元混合系; 熱浸透効果; 相分離現象; 臨界現象; 浸透流; 毛管流; 二元混合系; 流体力学; 非平衡クロス効果; 擬カシミア力; 臨界揺らぎ

本年度は、温度勾配下での２元混合系の熱浸透効果の研究を行った。温度勾配下での臨界点近くの２元混合系の流体力学方程式を構築し、細管中の１次元的な温度、組成、圧力勾配の下での熱力学的力と流束の間の一般的な関係を記述する枠組みを構築した。さらに境界付近で働く、温度勾配に誘起された力の過剰エンタルピーに基づく表式を得た。２成分系に関してはFrenkel らが既に表式を提案しているものの、化学ポテンシャルや異方的圧力に対し、天下り的にギブスデュエムの公式を拡張し、それを適用した議論となっている。一方、我々の議論は、線形非平衡熱力学の範囲で整合的な二成分流体の連続体方程式を用いており、より堅固な導出ができたものと考えている。また具体的な全質量流の計算も行い、どちらの成分が吸着されるかによらず、上部（下部）臨界温度をもつ混合系の場合、全質量流は、温度勾配と同じ（反対の）方向になることを示した。熱浸透効果に関しては、流体中の複雑な相互作用を理論的に考察し、その方向を予言した研究はこれまでなく、本研究はその意味でも重要ではないかと考えている。これに関しては、現在論文を準備中である。また昨年度研究した、拡散浸透効果に関して、換算温度に関する、流量の冪則を精密に調べることを試みた。管の半径や、換算温度のパラメータ範囲で、冪則が明瞭に見える範囲がどのあたりか見当をつけ、予備的な数値計算を行い、ある程度明瞭な冪則を得た。引き続き検討を進め、論文として公表したいと考えている。

今年，我们对温度梯度下二元混合体系的热穿透效应进行了研究。构建温度梯度下临界点附近的二元混合系统的流体动力学方程，并探索毛细管中一维温度、成分和压力梯度下热力学力与通量之间的一般关系我们构建了一个框架来描述。这。此外，我们还获得了基于作用在边界附近的温度梯度引起的力的过剩焓的表达式。对于双组分系统，Frenkel 等人已经提出了一个表达式，但讨论是基于扩展 Gibbs-Duhem 公式并将其应用于化学势和各向异性压力。另一方面，我们的讨论在线性非平衡热力学范围内使用一致的二分量流体连续方程，我们相信我们已经实现了更稳健的推导。我们还计算了特定的总质量流量；无论吸附哪种组分，对于具有上（下）临界温度的混合系统，总质量流量都等于（相反）温度梯度方向。关于热渗透效应，之前还没有研究从理论上考虑流体中复杂的相互作用并预测其方向，我们认为这项研究在这个意义上也很重要。目前正在编写有关该主题的论文。另外，关于我们去年研究的扩散渗透效应，我们试图精确研究流量与换算温度的幂律。我们在管半径和换算温度的参数范围内找到了幂律清晰可见的范围，进行了初步的数值计算，得到了较为清晰的幂律。我们将继续研究这个问题，并希望将其作为论文发表。

项目成果

選択的吸着効果のもとでの二元混合系の毛管中質量流の臨界点近くのスケーリング則

选择性吸附作用下二元混合体系质量流临界点附近的标度律

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeshi Mito;Taiki Nakayama;Keisuke Miyamoto;Yusuke Nakai;Koichi Ueda;Slavomir Gabani;Gabriel Pristas;Karol Flachbart;Konral Siemensmeyer;Natalia Shitsevalova;Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani;H. Noguchi and N. Tamemoto;野口博司;藪中俊介
• 通讯作者: 藪中俊介

Isothermal transport of a near-critical binary fluid mixture through a capillary tube with the preferential adsorption

近临界二元流体混合物通过毛细管的优先吸附等温传输

• DOI: 10.1063/5.0090218
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physics of Flluids
• 作者: Takeshi Mito;Taiki Nakayama;Keisuke Miyamoto;Yusuke Nakai;Koichi Ueda;Slavomir Gabani;Gabriel Pristas;Karol Flachbart;Konral Siemensmeyer;Natalia Shitsevalova;Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani
• 通讯作者: Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani

選択的吸着効果を持つ毛細管中の臨界点近くの二元混合系の輸送現象

具有选择性吸附效应的二元混合体系在毛细管内临界点附近的输运现象

• 发表时间: 2021
• 作者: 水谷聖;中井祐介;水戸毅;Md. Riad Kasem;水口佳一;藪中俊介
• 通讯作者: 藪中俊介