レオロジー特性に基づく濃厚コロイド系の構造可視化

基于流变特性的致密胶体系统的结构可视化

• 批准号: 21K04747
• 负责人: 辰巳 怜
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04747/
• 关键词: コロイド; レオロジー; 粘弾性; 数値シミュレーション; 凝集構造; 剪断応力; 粘度; ヒステリシス

二次電池電極や積層セラミックスコンデンサなどの機能材料の作製手法として，濃厚コロイド系の塗布・乾燥が挙げられる．塗布・乾燥で形成されるコロイド系の非平衡構造の評価方法として，動的特性の一つであるレオロジー特性の測定が有力視されている．しかし，レオロジー特性と構造を結び付ける理論は未整備ゆえ，測定結果が感覚的に解釈されているのが実状である．本研究では，濃厚コロイド系のレオロジー特性を評価する数値シミュレーションモデルを開発し，それを用いて分散・凝集状態とレオロジー特性の関係を明らかにする．2021年度までに，バルク系でのコロイド系のレオロジー特性を計算するための数値シミュレーション手法の開発に成功してきた．2022年度は，数値シミュレーションをさらに発展させつつ，分散・凝集状態とレオロジー特性の関係の解析を進めた．得られた主な結果は以下の通りである：（１）印加する振動剪断場の振幅を大きくしたときに見られる非線形粘弾性（Large Amplitude Oscillatory Shear, LAOS）について，凝集系の場合に構造変化との関係を見出した．（２）線形粘弾性の角周波数依存性を効率的に計算する手法を，数値シミュレーションに新たに導入した．角周波数が連続的に変化する振動剪断場を入力し，得られた応力波形のFourier解析から粘弾性を評価する手法である．それを用いることで，水系を想定した濃厚コロイド系において，粒子のゼータ電位に依存して変わる分散・凝集状態と粘弾性挙動の関係を見出した．

The method for manufacturing the functional material of the secondary battery electrode layer is to coat and dry the thick electrode layer. A method for evaluating the non-equilibrium structure of the coating and drying system, and a method for determining the dynamic characteristics of the coating and drying system. The theory of structural analysis is not prepared, and the measurement results are sensitive to the analysis of structural analysis. This study aims to develop a numerical value for evaluating the color characteristics of a dense color system, and to clarify the relationship between dispersion, aggregation, and color characteristics in use. In 2021, the numerical value for calculating the color characteristics of a dense color system was successfully developed. In 2022, The analysis of the relationship between the dispersion and aggregation state and the characteristics of the separation and aggregation state. The main results are as follows: (1) The Amplitude of vibration shear field is Large, and the relationship between structure and viscosity of non-linear shear (LAOS) is large. (2) Linear Viscosity and Angular Frequency Dependence A Fourier analysis method for evaluating the viscosity of the vibration shear field is presented. The relationship between dispersion, aggregation and viscosity of particles is revealed.

项目成果

コロイド系の特異な乾燥現象の理解に導くメソスケール数理モデル

介观数学模型有助于理解胶体系统中独特的干燥现象

• 发表时间: 2021
• 作者: 坂井優子 ;渡邉貴一;小野努;大越昌幸;辰巳 怜
• 通讯作者: 辰巳 怜

平板付着凝集体除去の直接的数値計算 -固体間相互作用の影響-

平板粘附聚集体去除的直接数值计算-固-固相互作用的影响-

• 发表时间: 2023
• 作者: Iwasaki Kaede;Okoshi Masayuki;小池 修，辰巳 怜，山口 由岐夫
• 通讯作者: 小池 修，辰巳 怜，山口 由岐夫

コロイド系の動的構造形成・応答シミュレーション：分散から塗布・乾燥まで

胶体系统的动态结构形成和响应模拟：从分散到涂覆和干燥

• 发表时间: 2023
• 作者: Kurosaki Yuzuru;Nakanishi Ryuzo;Saeki Morihisa;Ohba Hironori;遠藤理恵;辰巳 怜
• 通讯作者: 辰巳 怜

粒子系濃厚溶液の粘弾性特性の直接数値シミュレーション

浓颗粒溶液粘弹性的直接数值模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: Ryuzo Nakanishi;Morihisa Saeki1;and Hironori Ohba;辰巳 怜，小池 修，山口 由岐夫，辻 佳子
• 通讯作者: 辰巳 怜，小池 修，山口 由岐夫，辻 佳子

水系スラリーの分散・凝集状態が示す貯蔵／損失弾性率プロファイル

由水浆料的分散/附聚状态指示的储能/损耗模量分布

• 发表时间: 2023
• 作者: 大関倖輔;助永壮平;遠藤理恵;髙橋博;Sho Fujii;辰巳 怜，小池 修，山口 由岐夫，辻 佳子
• 通讯作者: 辰巳 怜，小池 修，山口 由岐夫，辻 佳子