三次元繊維ネットワーク構造の粘弾性予測

三维纤维网络结构的粘弹性预测

• 批准号: 16780124
• 负责人: 巽 大輔
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16780124/
• 关键词: 繊維ネットワーク; 粘弾性; べき乗則; 積層体; セルロース; パルプ; スケーリング; 分散系

繊維分散系についてその基本特性を詳細に検討した。繊維分散系の弾性率の濃度依存性を測定したところ、いずれの系も弾性率Gの対数は濃度cの対数に対して直線的に増加した。すなわち、G=kc^aと書ける。繊維として微結晶セルロースを用いたところa=2.25であった。また、パルプ繊維を用いるとa=3、シート状のバクテリアセルロースを用いるとa=5となることが示された。一方、kに関しては、これが繊維の軸比pとk∝p^2のような関係にあることがわかった。さらに、kは単繊維の弾性率にも依存した。以上のことから、aの値は繊維個々の特性とは無関係な繊維ネットワークの特性を反映し、kは繊維の軸比および弾性率等、繊維個々の特性に依存すると考えられる。これを確認する目的で、新たに2次元格子モデルを設定し、弾性率の濃度依存性について検討したところ、繊維が十分長くかつ繊維間にすべりがない場合はa=5となること、また、kは単繊維のヤング率E_fを用いてk=E_fp^2と書けることが明らかとなった。これは、上述の実験結果とも一致する。また、系に多糖水溶液を添加した結果、aの値が大きくなることが示された。これは、多糖添加により系のネットワーク構造が変化したことを示す。

详细研究了光纤色散系统的基本特性。当测量纤维分散体系的弹性模量的浓度依赖性时，在所有体系中弹性模量G的对数均随着浓度c的对数线性增加。换句话说，可以写为G=kc^a。当使用微晶纤维素作为纤维时，a=2.25。还表明，当使用纸浆纤维时a＝3，当使用片状细菌纤维素时a＝5。另一方面，关于k，可知纤维的轴比p与k∝p^2之间存在关系。此外，k还取决于单纤维的弹性模量。由上可知，a的值反映了纤维网络的性能，与单根纤维的性能无关，而k取决于单根纤维的性能，如轴比和弹性模量的纤维。为了证实这一点，我们建立了一个新的二维晶格模型并检查了弹性模量的浓度依赖性。我们发现当纤维足够长且纤维之间没有滑移时，a=5。使用单根光纤的杨氏模量 E_f，k 可以写为 k=E_fp^2。这与上述实验结果一致。此外，表明当向体系中添加多糖水溶液时，a的值增加。这表明由于多糖的添加，系统的网络结构发生了变化。

项目成果

レオロジーデータハンドブック

流变数据手册

• 发表时间: 2006
• 作者: T.Inoue;M.Takahashi;et al.;井上正志
• 通讯作者: 井上正志

最近のセルロース繊維分散系のレオロジー的研究について-進展と動向-

纤维素纤维分散体系流变学研究最新进展与趋势-

• 发表时间: 2004
• 期刊: 高分子加工 63
• 作者: 巽大輔;松本孝芳
• 通讯作者: 松本孝芳

ホヤおよび植物セルロース溶液のブレンド系のレオロジー特性

海鞘和植物纤维素溶液混合体系的流变特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: 材料 53(12)
• 作者: 巽大輔;柳澤正弘;松本孝芳
• 通讯作者: 松本孝芳

Advances in Rheology and Its Applications

流变学及其应用进展

• 发表时间: 2005
• 作者: Daisuke Tatsumi;Takayoshi Matsumoto(分担執筆)
• 通讯作者: Takayoshi Matsumoto(分担執筆)

繊維ネットワークの粘弾性的性質

纤维网络的粘弹性能

• 发表时间: 2005
• 期刊: 繊維学会誌 61・2
• 作者: 巽大輔;松本孝芳
• 通讯作者: 松本孝芳