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単一微小油滴の自励発振現象

单个微小油滴的自振荡现象

基本信息

批准号：
12874065
负责人：
喜多村昇
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12874065/
关键词：
単一油滴界面活性剤顕微分光自励発振振動数界面張力

项目摘要

界面活性剤を含む水溶液中にキャピラリー先端から微小油滴を生成させると、キャピラリー先端に保持された油滴自身が激しく自励発振することを見出した。本研究においては、この自励発振現象を顕微鏡下で観察するとともに、振動を支配する要因の解明やレーザー散乱法などを用いて、その発振周波数の決定を試み、その特徴を明らかにした。自励発振現象が起こるためには、水相中にsodium dodecylsulfateなど界面活性剤の存在が必要不可欠であること、油相としてはオクタノール、ノナノール、ブタノールなどの低極性ではなく、水への溶解性が適度に高い必要があることを明らかにした。極性の低いニトロベンゼンや、カチオン性・中性界面活性剤を用いた場合には、油滴の発振現象は確認できなかった。また、油滴サイズとしては直径150〜30マイクロメートル程度で観測され、発振の持続時間は約1時間半、周波数16Hzであった。油滴の振動が停止した後に、油滴に新たな油相を注入すると再び発振が始まった。以上のような知見から、以下のような発振機構を考察した。まず、油滴表面に界面活性剤が吸着する。その後、微量の油が界面活性剤とともに水相へ溶け出るが、その際に油滴表面の表面張力変化を生じ、これにより油滴が振動するものと考えられる。界面活性剤濃度が低下した油滴表面に改めて界面活性剤が吸着し、連続的に発振する。時間とともに、界面活性剤が油滴中に蓄積されると振動は停止する。フレッシュな油相を油滴に注入することにより、界面活性剤の飽和が緩和され、再び発振し始める。以上により結果を合理的に説明できた。

Interfacial activity in aqueous solutions is maintained by the excitation of tiny oil droplets. In this study, the self-excited vibration phenomenon was observed under microscope, and the main factors of vibration control were analyzed. The phenomenon of self-excitation and vibration has arisen, and the presence of interfacial active agents such as sodium dodecylsulfate in the water phase is indispensable. It is also clear that the oil phase has a low polarity such as okta-na-al, na-na-al, and ta-na-al, and the water has a moderately high solubility and is indispensable. Low polarity, low polarity, neutral surfactant, oil droplet vibration phenomenon, etc. The diameter of the oil drop is 150 ~ 30 mm, the vibration duration is about 1 and a half hours, and the frequency is 16Hz. After the vibration of the oil drops stops, the oil drops are injected into the oil phase and the vibration starts again. The above mentioned knowledge and the following vibration mechanism are investigated. Surface active agent adsorption on oil droplets. The surface tension of oil droplet surface changes and the oil droplet vibrates. The concentration of interfacial active agent is so low that the surface of the oil droplet changes, so that the interfacial active agent can be adsorbed and the connection can be vibrated. Time, interfacial activity, accumulation of oil droplets The saturation of the interfacial active agent is relaxed and the vibration is started again when the oil phase is injected The above results are reasonable.