多階層系での非線形非平衡物理:化学力学結合の縮約法の構築と応用

多能级系统中的非线性非平衡物理：化学机械耦合还原方法的构建与应用

基本信息

批准号：
09J03566
负责人：
住野豊
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2011
项目状态：
已结题

项目摘要

系を平衡から大きく離れた状況に系を設定することでマクロに秩序を持った時空間構造すなわち散逸構造が生じることが知られている。本研究計画ではそのような散逸構造の中でも化学力学結合の見られる系、特に空間階層構造をもつソフトマター系に着目し研究を行った。以下に具体的系に研究を進めた系を列挙する1.会合体形成をする系会合体が界面近傍で生成する系では会合体の弾性の効果により液滴が変形を示すことが我々の過去の研究により明らかとなっている。我々はこの系の変形様相を定量的に分析し,生成する変形のサイズが液滴の半径に対して-1/2の依存性を持つことを明らかとした.またこれまでの研究を延長することで,このような-1/2の依存性を理論的に明らかとした.本研究の成果は論文1として取りまとめられ,その論文はHot Articleとして紹介された(http://blogs.rsc.org/sm/2011/03/24/hot-article-dynamical-blebbing/).2.単一緩和時間を持つ粘弾性流体CTAB/NaSal混合水溶液系はひも状のミセルが形成されある混合比では単一緩和のMaxwell流体としてふるまう.我々はこのような試料を重力に対して垂直に設置した回転円筒内部に設置し,接触線のダイナミクスを研究した.すると回転が低速度である場合試料は粘性流体と同様に薄膜の形成を行うのに対し,回転速度を増大させると薄膜生成の失敗が生じることを見出した.また,これらをスケーリング的に議論することにより,薄膜形成の失敗を理解することに成功した,このような粘弾性体の接触線ダイナミクスは化学力学結合の帰結という理学的に興味深い結果であるのみならず,塗工過程などの工学上のプロセスにおいて重要である.これらの結果に関して現在論文を執筆中である.3.マランゴニ効果界面活性剤のバルクから液滴への流れが存在する系では、マランゴニ流が液滴とバルク界面において生成し、液滴の運動が生じることが知られている.このような球状の液滴に対して,Stokes近似を用いるとマランゴニ効果による,液滴の変形・並進運動を解析的に書き下すことが可能となる.我々はこの系にたいして,内部で生じる化学波と表面張力が結合した系を実験的に構築し理論・実験の対比を行った.本研究は現在論文として取りまとめ投稿中である.

众所周知，当系统处于远离平衡状态时，会出现宏观有序的时空结构，即耗散结构。在这个研究项目中，我们重点研究此类耗散结构之间具有化学机械耦合的系统，特别是具有空间层次结构的软物质系统。下面列出了已研究的具体系统。 1. 形成聚集体的系统在界面附近形成聚集体的系统中，我们过去的经验表明，液滴会由于聚集体的弹性而变形。这已通过研究得到澄清。我们定量分析了该系统的变形行为，发现产生的变形的大小与液滴的半径有-1/2的依赖性。通过这样做，我们从理论上澄清了这个-1/2。该研究成果总结为论文1，论文发表于Hot作为文章介绍(http://blogs.rsc.org/sm/2011/03/24/hot-article-dynamical-blebbing/).2.具有单一弛豫时间的粘弹性流体CTAB/NaSal混合水溶液系统在一定的混合比下形成线状胶束并表现为单弛豫麦克斯韦流体。将这样的样品放置在垂直于重力的旋转圆柱体中，并研究了接触线的动力学。他们发现，当旋转速度较低时，样品会形成像粘性流体一样的薄膜。另外，通过按比例进行讨论，我们成功地理解了薄膜形成失败的原因。此外，粘弹性体的接触线动力学不仅是由于化学机械耦合而产生的物理上有趣的结果，而且在涂层工艺等工程过程中也很重要。目前还没有关于这些结果的论文 3. Marangoni 效应。当表面活性剂从本体流向液滴的系统中，在液滴和本体之间的界面处产生马兰戈尼流，并且液滴对于这种球形液滴，使用斯托克斯近似可以分析地描述由于马兰戈尼效应而导致的液滴的变形和平移运动。对于该系统，我们通过实验构建了一个将内部产生的化学波和表面张力相结合的系统。，并比较了理论和实验。这项研究目前正在编译并作为论文提交。