液晶における位相欠陥の関与する非平衡現象の解明

液晶中涉及相缺陷的非平衡现象的阐明

基本信息

批准号：
12J01799
负责人：
藪中俊介
金额：
$ 0.77万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、液晶コロイド混合系のレオロジーの数値算プログラムを構築した。具体的には、コロイド表面の滑り無し境界条件を取り扱う為のFPD法、剪断流を表すLees-Edwards境界条件、液晶流体力学方程式をあわせて実装した。そして、コロイド粒子が位相欠陥によって複雑に絡んだ状態を用意して剪断流をかけた場合の時間発展を計算する事が出来た。現在応力の解析を進めている。また、同様のFPD法、昨年度用いた臨界流体の連続体理論をあわせて、コロイドの臨界流体中の吸着層を介した架橋の問題も取り扱った。具体的には、二個のコロイドを固定した上で温度を下げ共存線に系を近づけた場合、二個のコロイドを自由に動かした場合の二つの場合についていずれも吸着層を介した架橋が起こる事をしめし、その際の流れ場の様子を計算した。其の結果粒子を固定している場合の流れ場は、相分離で見られる特徴的な流れ場よりかなり小さい事を発券した。粒子を動かした場合は、ほぼ速度場の大きさは、相分離の際の特徴的な速度と一致している。また、博士論文の執筆と関係して以前構築した自己推進粒子の理論モデルの直接数値計算も行った。そして、化学物質の移流の効果や二体相互作用など、複雑な解析的に扱いにくい効果を数値計算によって解析する事が出来た。いずれも実験的にはよく見られる現象であるが、連続体理論による解析が今まで為されておらず、その物理プロセスを明らかにしたという点で意義は大きいものと考えている。

今年，我们构建了液晶胶体混合物体系流变学的数值计算程序。具体来说，我们实现了 FPD 方法来处理胶体表面的无滑移边界条件、代表剪切流的 Lees-Edwards 边界条件以及液晶流体动力学方程。我们还能够计算当剪切流应用于胶体颗粒由于相缺陷而错综复杂地纠缠的状态时的时间演变。我们目前正在进行压力分析。此外，我们还利用去年使用的FPD方法和临界流体连续介质理论，解决了临界流体中胶体通过吸附层交联的问题。具体来说，在两种情况下：当两种胶体固定并且降低温度以使系统更接近共存线时，以及当允许两种胶体自由移动时，通过吸附层发生交联会发生什么。并计算出此时的流场状态。结果表明，颗粒固定时的流场远小于相分离时的特征流场。当颗粒移动时，速度场的大小与相分离过程中的特征速度大致匹配。我还对我之前在撰写博士论文时构建的自驱动粒子理论模型进行了直接数值计算。此外，我们还能够通过数值计算来分析化学物质的平流效应和二体相互作用等复杂的难以分析的效应。虽然这两种现象都是通过实验经常观察到的现象，但迄今为止还没有使用连续介质理论进行分析，我们相信这具有重要意义，因为我们澄清了所涉及的物理过程。