高分子電解質ゲルの電場による変形ダイナミクス

电场诱导聚电解质凝胶的变形动力学

基本信息

  • 批准号:
    14045237
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.66万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

近年、電解質ゲルを用いた高分子ゲル・アクチュエータが注目されている。これは高分子ゲルの特徴により、従来のアクチュエータには無い柔らかな動きが可能な新規材料として期待されているためである。このような視点からゲルの力学特性を外部刺激により制御する研究を行った。電解質ゲル系の外部電場下での変形では、ゲル内部のイオンの運動と溶媒分子の動的な結合が、この現象に強く関与していると考えられている。本研究では電解質ゲルのダイナミクスを記述する方程式の導出を行った。また、数値計算を行い、電場による変形が、可動イオンの電極近傍への偏りによる浸透圧の効果と高分子ゲルから解離したイオンの電気浸透の効果によるものであることを明らかにした。また、電極近傍でのイオンの分布を解析的に求め、イオンの分布と電場印加時のゲルの変形曲率との関係を解析的に導いた。この結果から、電気容量の小さな単純な平坦電極では変形が極めて小さくなることがわかった。電極構造は樹脂状結晶を用いた電気容量の大きなものが実際の応用で用いられており、この理由がこの研究より明らかになった。ゲルの内部構造を制御し、ゲルの力学的特性を制御するという観点から、磁性粒子を分散させたゲルについての研究も行った。この磁性粒子を分散させたゲルに一定方向の強磁場を印加することによって分散した磁性粒子の磁気双極子をある方向に揃えることが可能である。このような磁性ゲルを作成し、ゲル内の超音波の速度を測定することで、弾性率の方向依存性を測定した。双極子モーメントと変形の方向が平行な場合には、磁性粒子の密度を増加と共に弾性率が減少し、一方、垂直な場合には増大する結果が得られた。このような弾性率の異方性を理論的に説明するために、磁性粒子間の双極子双極子相互作用の弾性率への寄与を考え弾性率を解析計算した。この計算から、各磁性粒子の双極子モーメント間の相互作用と変形による配置の変化により弾性率の異方性が生じていることが明らかになった。
In recent years, the use of electrolyte in the polymer is very important. Due to the characteristics of polymer materials, it is possible to make new regulations on materials and expectations. The study of mechanical properties of the material from different viewpoints is carried out under control of external stimuli. Electrolyte is a kind of electrolyte that changes shape under external electric field, and its internal motion and solvent molecule motion are closely related to the phenomenon. In this study, the equation of electrolyte composition was derived. For example, if the voltage is higher than the voltage, the voltage is higher than the voltage. The relationship between the electric field distribution and the shape curvature of the electrode near the electrode is analyzed. As a result, the electric capacity is small and the flat electrode is small and the shape is small. The electrode structure is resin-like crystal, and the electric capacity is large. The internal structure of the particles must be controlled, and the mechanical properties of the particles must be controlled. The magnetic particles are dispersed in a strong magnetic field in a certain direction. The magnetic properties of the ultrasonic waves are determined by the direction dependence of the ultrasonic waves. When the dipole shape is parallel, the density of magnetic particles increases, and the conductivity decreases. When the dipole shape is perpendicular, the density increases. A theoretical explanation of the anisotropy of the magnetic particles and an analytical calculation of the anisotropy of the magnetic particles The calculation results show that the interaction between the dipole and the magnetic particle and the configuration of the dipole and the anisotropy of the magnetic particle are different.

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tetsu Mitsumata, Yuuki Suematsu, Keiko Fujii, Tomoyuki Fujii, Takashi Taniguchi, Kiyohito Koyama: "pH-Response of Chitosan, kappa-Carrageenan, Carboxymethyl Cellulose Sodium Salt Complex Hydrogel"Polymer. Vol.44. 7103-7111 (2003)
Tetsu Mitsumata、Yuuki Suematsu、Keiko Fujii、Tomoyuki Fujii、Takashi Taniguchi、Kiyohito Koyama:“壳聚糖、κ-卡拉胶、羧甲基纤维素钠盐复合水凝胶的 pH 响应”聚合物。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Mitsumata, E.Juliac, K.Furukawa, K.Iwakura, T.Taniguchi, K.Koyama: "Anisotropy in Longitudinal Modulus of Ferrite Containing Polymer Gels"Macromolecular Rapid Communication. Vol.23. 175-178 (2002)
T.Mitsumata、E.Juliac、K.Furukawa、K.Iwakura、T.Taniguchi、K.Koyama:“含铁氧体聚合物凝胶的纵向模量的各向异性”高分子快速通讯。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Taniguchi: "Theoretical and Numerical Studies on Viscoelastic Effect in Phase Separation of Polymeric Systems"Journal of the Society of Rheology, Japan. Vol.32,Nov.1. 27-32 (2004)
T.Taniguchi:“聚合物体系相分离中粘弹性效应的理论和数值研究”日本流变学会杂志。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
E.Juliac, T.Mitsumata, T.Taniguchi, K.Iwakura, K.Koyama: "Ultrasonic Investigations of Hydrogels Containing Barium Ferrite Particles"Journal of Physical Chemistry B. Vol.107,No.203. 5426-5431 (2003)
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  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Mitsumata, E.Juliac, K.Furukawa, K.Iwakura, T.Taniguchi, K.Koyama: "Anisotropy in Longitudinal Modulus of Ferrite Containing Polymer Gels"Macromolecular Rapid Communication. 23. 175-178 (2002)
T.Mitsumata、E.Juliac、K.Furukawa、K.Iwakura、T.Taniguchi、K.Koyama:“含铁氧体聚合物凝胶的纵向模量的各向异性”高分子快速通讯。
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2008
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  • 作者:
    ○柳澤 実穂;今井 正幸;谷口 貴志;A.Shundo;A.Shundo;S.Mandal;A. Shundo;G. Richards;S. Mandal;Katsuhiko Ariga;Somobrata Acharaya;石原伸輔;春藤淳臣;春藤淳臣;春藤淳臣;小沼要介;春藤淳臣
  • 通讯作者:
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  • 发表时间:
    2009
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  • 作者:
    ○柳澤 実穂;今井 正幸;谷口 貴志;A.Shundo;A.Shundo;S.Mandal;A. Shundo;G. Richards;S. Mandal;Katsuhiko Ariga;Somobrata Acharaya;石原伸輔;春藤淳臣
  • 通讯作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    ○柳澤 実穂;今井 正幸;谷口 貴志;A.Shundo;A.Shundo;S.Mandal;A. Shundo;G. Richards;S. Mandal;Katsuhiko Ariga;Somobrata Acharaya;石原伸輔;春藤淳臣;春藤淳臣;春藤淳臣;小沼要介
  • 通讯作者:
    小沼要介

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