高分子溶液・ゲル・スライムにおける浸透圧の普遍的物理法則の探究

探索聚合物溶液、凝胶和粘液中渗透压的普遍物理定律

• 批准号: 22KJ0936
• 负责人: 安田 傑
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0936/
• 关键词: 浸透圧; 普遍性; ゲル; スライム; 星型高分子

直鎖状の高分子溶液において、浸透圧は高分子鎖のミクロな詳細に依存せず、普遍的な状態方程式で記述されることが1970-80年代の研究から明らかにされている。本研究では、星型高分子溶液、ゲル、スライムの浸透圧を支配する普遍的物理法則に関して、以下の三つを新たに明らかにした。まず、星型高分子溶液の浸透圧に関しては、三分岐から八分岐の星型高分子溶液の浸透圧が、中心部から高分子鎖が分岐した構造を有するにもかかわらず、直鎖高分子溶液の浸透圧と同様の普遍的状態方程式で記述できることを明らかにした。この結果から、高分子鎖の分岐が浸透圧の普遍性に与える影響が明らかになった。次に、ゲルの浸透圧に関しては、ゲルの浸透圧が準静的膨潤過程において準希薄スケーリング則に普遍的に支配され、従来の平均場のFlory-Huggins理論では平均場の近似が悪くなるために低濃度で実験結果から乖離することを明らかにした。また、準希薄スケーリング則を用いることで、ゲルの膨潤を正確に予測できることを実証した。さらに、ゲルの浸透圧の準希薄スケーリング則から自己排除ランダムウォークの臨界指数を決定可能であること、およびゲルの浸透圧の準希薄スケーリング則から従来のc*定理を修正するスケーリング則を導けることを示した。最後に、スライムの浸透圧に関しては、液体のスライムと固体のゲルという違いがあるにもかかわらず、スライムの浸透圧がゲルの浸透圧と同様に準希薄スケーリング則に普遍的に支配されることを明らかにした。この結果から、高分子網目の結合ダイナミクスが浸透圧に普遍性に与える影響が明らかになった。

A description of the general equation of state for polymer solutions in the 1970s and 1980s is presented in detail. This study is based on the universal physical laws governing the saturation pressure of star-shaped polymer solutions, and the following three new aspects A general equation of state describing the saturation pressure of a star-shaped polymer solution is presented. As a result, the polymer chain is divided into two parts, and the penetration pressure is universal. In the second place, the permeability pressure is related to the quasi-static expansion process. In the second place, the permeability pressure is related to the quasi-static expansion process. In the third place, the average field of the Flory-Huggins theory is related to the approximation of the average field. For example, if you want to make a prediction, you can make a prediction. In this paper, we propose a new method for determining the critical exponent of the saturation pressure, which is based on the modified c* theorem. Finally, the saturation pressure of the liquid is related to the saturation pressure of the solid, and the saturation pressure of the liquid is related to the saturation pressure of the solid. As a result, polymer mesh binding is common and its influence is obvious.

项目成果

Universality of osmotic pressure in dynamic covalent networks

动态共价网络中渗透压的普遍性

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi Yasuda;Takuya Katashima;Naoyuki Sakumichi;Mitsuru Naito;Kanjiro Miyata;Ung-il Chung;and Takamasa Sakai
• 通讯作者: and Takamasa Sakai

ゲルとスライムにおける浸透圧の普遍法則

凝胶和粘液渗透压的普遍定律

• 发表时间: 2022
• 作者: 安田 傑;作道 直幸;片島 拓弥;酒井 崇匡
• 通讯作者: 酒井 崇匡

Universal equation of state of osmotic pressure in polymer network system

聚合物网络体系渗透压通用状态方程

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi Yasuda;Naoyuki Sakkumichi;and Takamasa Sakai
• 通讯作者: and Takamasa Sakai

Semidilute scaling principle for polymer gels

聚合物凝胶的半稀结垢原理

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi Yasuda;Naoyuki Sakkumichi;and Takamasa Sakai
• 通讯作者: and Takamasa Sakai

Semidilute scaling law of osmotic pressure for polymer gel swelling

聚合物凝胶溶胀渗透压的半稀比例定律

• 发表时间: 2022
• 作者: Takashi Yasuda;Naoyuki Sakkumichi;and Takamasa Sakai
• 通讯作者: and Takamasa Sakai