粘弾性体に分散した気泡の膨化・収縮速度に関する高分子物理学的解析

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本研究では、筆者らが既に報告した分子拡散を基本とする理論式を高分子ネットワークの拡散方程式を用いて再構築し、粘弾性体中の気泡の膨化・収縮速度の解析を行うことを目的とした。[方法]粘弾性試料として小麦粉ドウを使用し、一定温度下およびステップ状温度変化を与えたときの孤立気泡の膨化・収縮速度を顕微鏡下で測定した。まず、強力小麦粉と脱イオン水を質量基準5:3で混合し、粉練り機で10分間混ねつすることにより、ドウを調製した。得られたドウを減圧下で脱気した後、直ちにプレパラートに1mm程度の厚さに伸ばし、水蒸気で飽和したデシケーター内で2日間放置することにより、ドウ中の水の溶存空気濃度を大気圧下における空気分圧と平衡状態に戻した。小麦粉ドウ中の気泡の経時変化は、ステージに温度調節が可能なマイクロク-ル・プレートを取り付けた顕微鏡により観察した。温度は、25℃一定の場合と3℃から45℃まで急激に昇温させた場合の2通りについて測定を行った。[結果]一定温度においては、すべての孤立気泡が収縮した。拡散理論式から求められた空気の見かけの拡散係数は約5x10^<-11>m^2/sであった。一方、3℃から45℃までのステップ状温度変化を与えた場合には、いずれの孤立気泡も膨化した。拡散理論式から求められた気泡膨化の臨界半径は0.7μmであり、実験結果と矛盾しなかった。しかし、気泡の膨化過程は、拡散理論式と一致しなかった。