中性子その場測定で解き明かすイオン性界面活性剤による流動抵抗低減効果の発現機構

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ヒートポンプなどの循環水にイオン性界面活性剤を添加すると、その粘性特性により配管内の流動抵抗が大幅に低減する（流動抵抗低減（DR））。この現象は、イオン性界面活性剤が溶液中で紐状のミセル構造を形成し、これが流動中に構造変化をしたり、凝集体を形成したりすることが関係していると言われているが、そのメカニズムは明らかになっていない。本研究では、流動中の紐状ミセルの構造変化とDR性能の関係性を明らかにするために、中性子散乱測定により、流動中に起きる紐状ミセルの微視的な構造変化と巨視的な凝集体形成の因果関係を解析する。さらに、SANS測定で得られる紐状ミセルの構造変化と、SANSと同時に測定される圧力損失測定の結果との比較から、流動抵抗の低減性能を支配する具体的な紐状ミセルの構造変化を明らかにすることを目指す。2022年度には、本測定に不可欠な中性子測定用の流動抵抗試験装置の設計に取り組み、概ね設計を完了した。また、それと並行して、2023年度以降に流動抵抗試験を行うべき試料を精査するために、数種類のカチオン性および非イオン性の界面活性剤水溶液について、試料濃度や塩の添加による影響が紐状ミセル形成にどのような影響を及ぼすか、レオロジー測定、放射光X線小角散乱（SAXS）測定、流動場SANS（Shear-SANS）測定、さらに、レオロジーとSANSの同時測定（Rheo-SANS）などで調べた。これらの測定で得られた成果について、国内の学会などで発表した。