動的な臨界擬カシミア力によるソフトマターにおける構造形成の理論的研究

动态临界准羊绒力对软物质结构形成的理论研究

• 批准号: 21K03488
• 负责人: 藪中 俊介
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03488/
• 关键词: ２元混合系; 熱浸透効果; 相分離現象; 臨界現象; 浸透流; 毛管流; 二元混合系; 流体力学; 非平衡クロス効果; 擬カシミア力; 臨界揺らぎ

本年度は、温度勾配下での２元混合系の熱浸透効果の研究を行った。温度勾配下での臨界点近くの２元混合系の流体力学方程式を構築し、細管中の１次元的な温度、組成、圧力勾配の下での熱力学的力と流束の間の一般的な関係を記述する枠組みを構築した。さらに境界付近で働く、温度勾配に誘起された力の過剰エンタルピーに基づく表式を得た。２成分系に関してはFrenkel らが既に表式を提案しているものの、化学ポテンシャルや異方的圧力に対し、天下り的にギブスデュエムの公式を拡張し、それを適用した議論となっている。一方、我々の議論は、線形非平衡熱力学の範囲で整合的な二成分流体の連続体方程式を用いており、より堅固な導出ができたものと考えている。また具体的な全質量流の計算も行い、どちらの成分が吸着されるかによらず、上部（下部）臨界温度をもつ混合系の場合、全質量流は、温度勾配と同じ（反対の）方向になることを示した。熱浸透効果に関しては、流体中の複雑な相互作用を理論的に考察し、その方向を予言した研究はこれまでなく、本研究はその意味でも重要ではないかと考えている。これに関しては、現在論文を準備中である。また昨年度研究した、拡散浸透効果に関して、換算温度に関する、流量の冪則を精密に調べることを試みた。管の半径や、換算温度のパラメータ範囲で、冪則が明瞭に見える範囲がどのあたりか見当をつけ、予備的な数値計算を行い、ある程度明瞭な冪則を得た。引き続き検討を進め、論文として公表したいと考えている。

今年，我们对温度梯度下的二进制混合系统的热渗透效应进行了研究。在温度梯度下构建了临界点附近的二进制混合系统的流体动力方程，并构建了一个框架，以描述管子中的一维温度，组成和压力梯度在管中的热力学力与通量之间的一般关系。此外，还获得了基于温度梯度引起的力的过量焓的表达，该表达式得到了在边界附近作用的表达式。尽管Frenkel和其他人已经提出了针对两个组件系统的表示公式，但讨论以Amakudari的方式扩展了Gibbsduem公式，以使其具有化学势和各向异性压力，并应用了它。另一方面，我们的论点使用线性非平衡热力学范围内的二元流体的连续方程，并且我们认为实现了更强大的推导。我们还对总质量流进行了特定的计算，这表明，无论哪种组分被吸附，如果混合系统在顶部的临界温度（较低）的临界温度的混合系统中，总质量流量与温度梯度相同（相反）方向。关于热渗透效应，没有研究理论上考虑流体中复杂的相互作用并预测其取向，我们认为这项研究在这种意义上也很重要。目前正在为此准备一篇论文。我们还试图精确检查我们去年研究的相当温度的流量规则，这些规则是关于扩散和穿透效果的。我们确定了管的半径的哪个范围以及转换的温度的参数范围，并进行了初步的数值计算以获得一定程度的透明功率。我们想继续考虑这一点，并将其作为论文发布。

项目成果

選択的吸着効果のもとでの二元混合系の毛管中質量流の臨界点近くのスケーリング則

选择性吸附作用下二元混合体系质量流临界点附近的标度律

• 发表时间: 2022
• 作者: Takeshi Mito;Taiki Nakayama;Keisuke Miyamoto;Yusuke Nakai;Koichi Ueda;Slavomir Gabani;Gabriel Pristas;Karol Flachbart;Konral Siemensmeyer;Natalia Shitsevalova;Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani;H. Noguchi and N. Tamemoto;野口博司;藪中俊介
• 通讯作者: 藪中俊介

Isothermal transport of a near-critical binary fluid mixture through a capillary tube with the preferential adsorption

近临界二元流体混合物通过毛细管的优先吸附等温传输

• DOI: 10.1063/5.0090218
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physics of Flluids
• 作者: Takeshi Mito;Taiki Nakayama;Keisuke Miyamoto;Yusuke Nakai;Koichi Ueda;Slavomir Gabani;Gabriel Pristas;Karol Flachbart;Konral Siemensmeyer;Natalia Shitsevalova;Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani
• 通讯作者: Shunsuke Yabunaka and Youhei Fujitani

選択的吸着効果を持つ毛細管中の臨界点近くの二元混合系の輸送現象

具有选择性吸附效应的二元混合体系在毛细管内临界点附近的输运现象

• 发表时间: 2021
• 作者: 水谷聖;中井祐介;水戸毅;Md. Riad Kasem;水口佳一;藪中俊介
• 通讯作者: 藪中俊介