レオロジー特性に基づく濃厚コロイド系の構造可視化

基于流变特性的致密胶体系统的结构可视化

基本信息

批准号：
21K04747
负责人：
辰巳怜
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
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 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

二次電池電極や積層セラミックスコンデンサなどの機能材料の作製手法として，濃厚コロイド系の塗布・乾燥が挙げられる．塗布・乾燥で形成されるコロイド系の非平衡構造の評価方法として，動的特性の一つであるレオロジー特性の測定が有力視されている．しかし，レオロジー特性と構造を結び付ける理論は未整備ゆえ，測定結果が感覚的に解釈されているのが実状である．本研究では，濃厚コロイド系のレオロジー特性を評価する数値シミュレーションモデルを開発し，それを用いて分散・凝集状態とレオロジー特性の関係を明らかにする．2021年度までに，バルク系でのコロイド系のレオロジー特性を計算するための数値シミュレーション手法の開発に成功してきた．2022年度は，数値シミュレーションをさらに発展させつつ，分散・凝集状態とレオロジー特性の関係の解析を進めた．得られた主な結果は以下の通りである：（１）印加する振動剪断場の振幅を大きくしたときに見られる非線形粘弾性（Large Amplitude Oscillatory Shear, LAOS）について，凝集系の場合に構造変化との関係を見出した．（２）線形粘弾性の角周波数依存性を効率的に計算する手法を，数値シミュレーションに新たに導入した．角周波数が連続的に変化する振動剪断場を入力し，得られた応力波形のFourier解析から粘弾性を評価する手法である．それを用いることで，水系を想定した濃厚コロイド系において，粒子のゼータ電位に依存して変わる分散・凝集状態と粘弾性挙動の関係を見出した．

浓缩胶体的涂布和干燥是生产二次电池电极和多层陶瓷电容器等功能材料的方法。流变性能是动态性能之一，被认为是评估涂布和干燥形成的胶体体系的非平衡结构的一种有前途的方法。然而，由于连接流变特性和结构的理论还不发达，现实情况是测量结果只能直观地解释。在本研究中，我们开发了一个数值模拟模型来评估浓胶体体系的流变特性，并用它来阐明分散/聚集状态与流变特性之间的关系。到2021年，我们已成功开发出一种数值模拟方法来批量计算胶体体系的流变特性。 2022年，我们进一步开展数值模拟，继续分析分散/聚集状态与流变性能之间的关系。获得的主要结果如下：（1）关于当施加的振荡剪切场的振幅增加时观察到的非线性粘弹性（大振幅振荡剪切，LAOS），在聚集系统的情况下观察到结构变化。之间的关系(2)将一种有效计算线性粘弹性角频率依赖性的新方法引入数值模拟中。该方法输入角频率连续变化的振荡剪切场，并通过对所得应力波形进行傅立叶分析来评估粘弹性。通过使用这一点，我们发现了在假设为水性体系的致密胶体体系中，分散/聚集状态与粘弹性行为之间的关系，该关系根据颗粒的zeta电位而变化。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

コロイド系の特異な乾燥現象の理解に導くメソスケール数理モデル

介观数学模型有助于理解胶体系统中独特的干燥现象

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
坂井優子 ;渡邉貴一;小野努;大越昌幸;辰巳怜
通讯作者：
辰巳怜

平板付着凝集体除去の直接的数値計算 -固体間相互作用の影響-

平板粘附聚集体去除的直接数值计算-固-固相互作用的影响-

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Iwasaki Kaede;Okoshi Masayuki;小池修，辰巳怜，山口由岐夫
通讯作者：
小池修，辰巳怜，山口由岐夫

コロイド系の動的構造形成・応答シミュレーション：分散から塗布・乾燥まで

胶体系统的动态结构形成和响应模拟：从分散到涂覆和干燥

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kurosaki Yuzuru;Nakanishi Ryuzo;Saeki Morihisa;Ohba Hironori;遠藤理恵;辰巳怜
通讯作者：
辰巳怜

粒子系濃厚溶液の粘弾性特性の直接数値シミュレーション

浓颗粒溶液粘弹性的直接数值模拟

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ryuzo Nakanishi;Morihisa Saeki1;and Hironori Ohba;辰巳怜，小池修，山口由岐夫，辻佳子
通讯作者：
辰巳怜，小池修，山口由岐夫，辻佳子

微粒子分散液の非線形粘弾性が示す構造変化

细颗粒分散体的非线性粘弹性表明的结构变化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tamura Koji;Nakanishi Ryuzo;Ohba Hironori;Taira Takunori;Wakaida Ikuo;辰巳怜，小池修，山口由岐夫，辻佳子
通讯作者：
辰巳怜，小池修，山口由岐夫，辻佳子

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通讯作者：
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通讯作者：
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作者：
Pylypchuk Ievgen;Selyanchyn Roman;Budnyak Tetyana;Zhao Yadong;Lindstr?m Mikael;Fujikawa Shigenori;Sevastyanova Olena;辰巳怜
通讯作者：
辰巳怜