Thermodynamic Investigation on Shear-induced Phase Transitions

剪切引起的相变的热力学研究

• 批准号: 22K03561
• 负责人: 鈴木 晴
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03561/
• 关键词: 定常ずり変形; 熱量計; 相転移; 液晶; ずり流動相転移; 熱量測定

私たちは，液晶などのソフトマターで観測される「ずり流動誘起相転移」と呼ばれる現象に注目して，そのメカニズムを熱力学的な観点から説明することを目指している．本研究では，そのための実験的なアプローチとして，世界に先駆けて「定常ずり変形機構を組み込んだ熱量測定装置」の開発を行う計画である．令和4年度はプロジェクトの1年目にあたり，装置開発の方向性を探った．当初は，定常ずり機構と断熱型熱量計を組み合せた装置の開発を予定していたが，デモ機を用いて検討を重ねたところ，断熱型熱量計が目的に適していないことが明らかになった．これは，定常ずり変形機構に際して機械的な回転運動を導入することが原因であり，試料容器を固定する治具を通した熱の出入りによって断熱状態が目的の精度まで維持できないと判断されたためである．そこで熱量計を示差走査型熱量計に変更して，研究開発を進めた．この装置では，試料と参照物質の両方を同じ熱環境に置き，温度変化に伴う両者の温度変化から，相転移に伴う熱量変化を定量することができるため，定常ずり変形機構を試料と参照物質の両方に設置すれば，固定具を介して流出入する熱量は相殺されるという利点がある．1年目は，プロトタイプの装置設計，組立，計測器の配備を行い，測定ができる状況にまで漕ぎつけた．また，液晶物質8CBをモデル化合物として，測定条件を最適化させることで，定常ずり変形下の液晶相転移ピークを検出することに成功し，別途測定したずり応力のデータから摩擦発熱量を見積もることで，相転移由来する熱量ピークを単離することにも成功した．

我们的目的是从热力学的角度来解释该机制，通过关注一种称为“绵羊流动诱导的相位转变”的现象，在软物质（例如液晶）中观察到。这项研究是开发“量热计测量设备，结合稳态剪切变形机制”作为实验方法的第一个计划。 2022财年是该项目的第一年，我们探索了设备开发的方向。最初，该公司计划开发一种结合稳态剪切机制和绝缘量热计的设备，但是在使用演示机进行了重复调查后，据透露，绝缘量热计不适用于其目的。这是因为机械旋转运动是在稳态剪切变形机制中引入的，并且确定由于通过固定的夹具固定和发出的热量，隔热状态不能保持到所需的准确性，从而确保样品容器的固定。因此，我们将量热仪更改为差异扫描量热仪，并继续进行研究和开发。该设备的优势是将样品和参考材料都放置在相同的热环境中，并且可以从两个温度的温度变化中量化由于相变引起的热量变化。如果在样品和参考材料上都安装了稳态剪切变形机制，则偏移了流动和退出的热量。在第一年，我们设计了原型设备，组装了它并部署了测量仪器，并能够达到可以进行测量的点。此外，通过使用液晶材料8CB作为模型化合物优化测量条件，我们成功地检测了稳定的剪切变形下的液晶相变峰，并通过分别从剪切应力的数据中估算了摩擦的热量值，我们还成功地隔离了衍生的相位峰值峰值的峰值峰值。

项目成果

定常ずり機構を備えた示差走査熱量計の開発

稳态剪切机构差示扫描量热仪的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本太郎;長江宥樹;鈴木 晴
• 通讯作者: 鈴木 晴

Thermodynamic investigation on melting and recrystallization of poly(dimethylsiloxane) rubbers under strain

聚二甲基硅氧烷橡胶在应变下熔融和再结晶的热力学研究

• DOI: 10.1016/j.polymer.2022.125105
• 发表时间: 2022
• 期刊: Polymer
• 影响因子: 4.6
• 作者: Umeda Miyu;Wakabayashi Tomonari;Kamiyama Tadashi;Suzuki Hal
• 通讯作者: Suzuki Hal

バナジルポルフィリン錯体VOP12の相挙動と熱容量

氧卟啉配合物VOP12的相行为和热容

• 发表时间: 2022
• 作者: 榎本 紗菜;梅田 実優;鈴木 晴;R. Nishimura and H. Yoshiki;梅田実優，鈴木晴;H. Yoshiki and K. Otosaka;山本太郎，辰巳翔一，鈴木晴，牧野百，堀井洋司，梶原孝志，山下正廣
• 通讯作者: 山本太郎，辰巳翔一，鈴木晴，牧野百，堀井洋司，梶原孝志，山下正廣

High-resolution Measurement of the Mechanocaloric Properties of Natural Rubber

天然橡胶力学热性能的高分辨率测量

• DOI: 10.2324/gomu.95.212
• 发表时间: 2022
• 期刊: NIPPON GOMU KYOKAISHI
• 作者: MATSUO Takasuke;SUZUKI Hal;TAKAJO Daisuke
• 通讯作者: TAKAJO Daisuke

液晶物質8CB の転移挙動に対するずり速度依存性

液晶材料 8CB 转变行为的剪切速率依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Yamamoto;Y. Nagae;H. Suzuki;鈴木晴，梅田実優;山本 太郎，長江 宥樹，鈴木 晴
• 通讯作者: 山本 太郎，長江 宥樹，鈴木 晴