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Spatiotemporal structure and rheological property of many body soft particle flow

多体软颗粒流时空结构及流变特性

基本信息

批准号：
21K13891
负责人：
伊藤弘明
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

多数のやわらかい微粒子が流体に懸濁した系は、自然界、産業界に普遍的に存在する。本研究では、これらの懸濁液の流動性を制御するための指針となる基礎的な流動原理の解明を目指し、マイクロ流体実験を行う。本年度は、(1) 前年度に作製したマイクロ流体デバイスによるミクロ液滴の流動実験、(2) 新たに設計したマイクロ流体デバイスによるミクロ液滴の配置制御実験を実施した。(1) 粒径単分散なミクロ液滴集団が油相に懸濁した系の擬2次元流れを観察し、その液滴集団のダイナミクスを解析した。平均二乗変位の液滴密度依存性の実験データをまとめ、液滴間相互作用を考慮したシミュレーションとの比較を行った。また、高密度領域で見られた平均二乗変位の実験結果とシミュレーション結果のずれが液滴の微小変形に由来することに着目し、変形解析も行った。実験データの解析から確認された変形場の統計的な傾向について、液滴が生む流れ場にもとづいて理解できることを明らかにした。(2) 粒径単分散なミクロ液滴集団の擬2次元流れについて、外部入力による液滴配置の制御を試みた。主流に直交する支流を接続し、支流から圧力変調を印加することで生成された液滴の軌道を変化させることに成功した。その結果、特定の周波数での周期圧力変調に対して、液滴の空間分布が二峰性となることも確認した。また、生細胞を用いた流れと変形の実験を行うため、細胞培養環境の整備を行い、培養を開始した。

Most of the <s:1> やわらやわらする micro-particles が fluid に suspensions <s:1> た are に that are commonly present in に, nature and industry にする. This study では, これらの suspension の liquidity を suppression するための pointer となるな flow principle of basic の interpret を refers し, マイクロ fluid be 験うを line. は this year, (1) a system of annual に before したマイクロ fluid デバイスによるミクロ droplet の flow be 験, (2) new たに design したマイクロ fluid デバイスによるミクロ droplet の configuration suppression be 験を be applied した. (1) the scattered particle 単なミクロ droplet collection 団が oil phase に clouding した is の quasi two dimensional flow れを観し, その droplet collection 団のダイナミクスを parsing した. Average squares - a の droplet density dependence の be 験データをまとめ, interaction between droplets を consider したシミュレーションとの is line をった. また, high density areas で see られた mean squares - a の be 験 results とシミュレーション results のずれがの tiny droplets - shaped に origin することに mesh し, line - shape analytic もった. Be 験データの parsing から confirm された - shaped field の statistical tendency of なについて, droplet がむれ field にもとづいて understand できることを Ming らかにした. (2) Particle size 単 dispersion な <s:1> ロロロ droplet cluster <s:1> simulated two-dimensional flow れにてて, external input による droplet configuration <s:1> control を test みた. Mainstream に rectangular する tributary を meet 続し, tributary から pressure - adjustable を Inca することで generated された droplet をの orbit - the させることに successful した. The そ <s:1> results, the specific <s:1> frequency で <s:1> periodic pressure variation に pair <s:1> て, and the が bimodal nature of the <s:1> spatial distribution of the droplet となる <s:1> と <e:1> <e:1> confirm that たた. また, living cells を use いた flow れと - shaped の be 験を line うため, line gearing up のをい cell culture environment, and cultivate を began した.