単分散粒子による高密度規則充填法の開発

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1成分ないし2成分の単分散球形微粒子懸濁系による規則構造体生成条件の探索を実験とシミュレ-ションにより試み、高密度規則構造材料生成のための諸条件を明らかにすることを目的とした。研究概要は以下の通りである。(1)1成分単分散微粒子を用い、この懸濁液を定圧濾過により規則構造ケ-クを作ることを試み、規則構造ケ-クを生成するための実験条件を明らかにした。すなわち、規則構造の生成のためには濾過ケ-ク上面近傍の粒子濃厚層においてアルダ-転位を起こす必要があり、加圧力、電解質濃度を低くし、適当な粒子濃度が必要であることを明らかにした。(2)上述の実験における規則構造ケ-ク生成過程のシュミレ-ションを行い、定性的ではあるが規則構造生成条件を明らかにし、計算によってもその生成条件を探ることが可能であることを明らかにした。(3)規則構造の生成時に、どの程度粒径の異なる粒子が混入すれば規則構造が生成されないかについてもシミュレ-ションを行い、規則構造生成するために満足すべき単分散粒子の粒径の条件を明らかにした。(4)2成分単分散粒子の場合、自然界に存在するAB_<13>型、AB_2型規則構造(Aが大粒子、Bが小粒子)が安定であるための条件の領域をシミュレ-ションにより明らかにし、これらの2成分規則構造体は生成の可能性のあることが示された。また、AB_5型構造は非常に不安定であることが示された。一方、どの様な過程を経てAB_<13>型、AB_2型規則構造が生成されるかについても種々の生成プロセスのシミュレ-ションを試みたが、現在のところ成功していない。(4)2成分単分散粒子懸濁系の濾過においては少量の小粒子を添加することにより、規則構造ではないが、ケ-クの高密度化が可能であること、並びに低濃度の小粒子を大粒子ケ-ク層の粒子間隙に注入することによりケ-クの高密度化の可能性があることを明らかにした。