ナノ繊維複合材料の成形流れにおける繊維配向計測と流動による配向制御

纳米纤维复合材料成形流中的纤维取向测量和基于流的取向控制

• 批准号: 21K14417
• 负责人: 佐藤 大祐
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Niigata 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 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14417/
• 关键词: セルロースナノファイバー; 繊維分散系流体; 偏光イメージング; 流動複屈折; 降伏流体; 平面流れ; サスペンション; 繊維配向; 偏光イメージング計測; 成形流れ; ナノ繊維分散流体

2022年度は、セルロースナノファイバー（CNF）分散系流体（濃度は0.3 wt%から1.5 wt%）のレオ・オプティックス計測および平面流れにおける繊維配向場の計測を遂行した。レオ・オプティックス計測は、レオメータと偏光イメージングカメラを組み合わせたシステムで行った。これにより、レオメータが計測する力学的物性と偏光イメージングカメラによって計測される配向現象の同時計測が可能となる。サンプルの降伏現象の詳細を調べるために、試験手法は応力増加試験を採用した。その結果、濃度が1.0 wt%以上のサンプルにおいて、2回の降伏挙動が発生すること、そして、2回目の降伏はせん断速度に依存することが明らかになった。さらに、2回目の降伏が発生する前に流動を停止させると、配向がランダム化せずに、ある一定の繊維配向状態を保ったまま残ることも見出した。一方、2回目の降伏後に流動を停止した場合は、停止後にサンプルの配向は無秩序な状態へと緩和することを観測した。このことから、あるせん断速度以下で流動させ停止させた場合は、流動中に形成される弱いゲル状の構造を停止後も維持することがわかった。平面流れにおける繊維配向場の検討は、平面急縮小流れを主に対象として行った。縮小は、急縮小流路とテーパー型流路を用いて、縮小場と配向場の関係を詳細に調べた。その結果、縮小流れが生じている領域では繊維は流れ方向に強く配向するものの、その程度（配向の強さ）は、急縮小型の流路が最も大きいことが明らかになった。これはテーパー型と急縮小型で発生する伸長速度の分布に違いがあるためと考えられるものの、速度場計測を行っていないため、今後、速度場との定量的な比較を行う必要がある。

In the year 2022, the dispersion system fluid (CNF) dispersion system fluid (temperature 0.3 wt%

项目成果

平面急縮小流れにおける高分子水溶液の流動配向

聚合物水溶液在平面快速收缩流中的流动取向

• 发表时间: 2021
• 作者: 清野尚哉;牛田晃臣;鳴海敬倫;佐藤大祐
• 通讯作者: 佐藤大祐

CNF分散流体の平面流れにおける繊維配向と濃度の関係性

CNF分散液平面流动中纤维取向与浓度的关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 草野曜圭;牛田晃臣;佐藤大祐
• 通讯作者: 佐藤大祐

The fiber-orientation of cellulose nanofiber suspensions in a planar expansion flow

平面膨胀流中纤维素纳米纤维悬浮液的纤维取向

• 发表时间: 2022
• 作者: Akiyoshi Kusano;Akiomi Ushida;Taisuke Sato
• 通讯作者: Taisuke Sato

平面流れにおけるCNF分散流体の繊維配向

平面流中 CNF 分散液的纤维取向

• 发表时间: 2021
• 作者: 佐藤大祐;草野曜圭;牛田晃臣
• 通讯作者: 牛田晃臣

CNF分散系流体の縮小・拡大流れにおける繊維配向に対するスリット長の影響

CNF分散液收缩/膨胀流动中狭缝长度对纤维取向的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 草野曜圭;牛田晃臣;佐藤大祐
• 通讯作者: 佐藤大祐