イオンの静電気学と界面を考慮した高分子ゲルの流体力学と電気物性の研究

1. 高分子溶液の電気浸透に関して。中性高分子溶液の非線形電気浸透現象の研究を進め、論文に投稿し、Soft Mater誌に8月に発表した。この問題は、幾つかの高分子溶液ではキャピラリー中での電気浸透が非線形になるという実験を受けての研究で、この現象のメカニズムは高分子溶液のレオロジー特性であるシアシニングにあるというのが、従来の理解であった。一方、高分子溶液のマイクロ流路中での流れはレオロジー以外にも壁との流体力学相互作用に強く影響を受けることが知られていたため、電気浸透流の非線形性も、この影響が関与しているのではないかという予想の下、ブラウン動力学シミュレーションにより、電気浸透流中の高分子のダイナミクスを調べ、電気浸透の非線形性においてレオロジーは関係なく、むしろ壁との流体力学相互作用が重要であるという結論を得た。2. 電気二重層の理論の精密化。ドイツのグループと電気二重層の理論の精密化に取り組んでいる。その第一歩として、誘電不均一性と粘性不均一性が古典的なGouy-Chapman理論をどのように修正するかを、線形解析を使って調べた。その結果をまとめ、1月にPhil.Trans.R.Soc.誌に発表した。電気二重層の基本的な物性である表面キャパシタンスと界面動電的表面電荷密度を計算し、それぞれ、簡単な物理的理解が可能であるかを調べた。表面キャパシタンスについてはデバイ長と表面層の厚さの大小に応じて、並列回路理論で理解できることを発見し、古典理論よりも実験を再現する結果を得た。界面動電的表面電荷密度については表面の濡れ性が疎水性か親水性かに応じて、塩濃度依存性が反転するという単純な結果を得た。

1. 高分子溶液の電気浸透に関して。中性高分子溶液の非線形電気浸透現象の研究を進め、論文に投稿し、Soft Mater誌に8月に発表した。この問題は、幾つかの高分子溶液ではキャピラリー中での電気浸透が非線形になるという実験を受けての研究で、この現象のメカニズムは高分子溶液のレオロジー特性であるシアシニングにあるというのが、従来の理解であった。一方、高分子溶液のマイクロ流路中での流れはレオロジー以外にも壁との流体力学相互作用に強く影響を受けることが知られていたため、電気浸透流の非線形性も、この影響が関与しているのではないかという予想の下、ブラウン動力学シミュレーションにより、電気浸透流中の高分子のダイナミクスを調べ、電気浸透の非線形性においてレオロジーは関係なく、むしろ壁との流体力学相互作用が重要であるという結論を得た。2. 電気二重層の理論の精密化。ドイツのグループと電気二重層の理論の精密化に取り組んでいる。その第一歩として、誘電不均一性と粘性不均一性が古典的なGouy-Chapman理論をどのように修正するかを、線形解析を使って調べた。その結果をまとめ、1月にPhil.Trans.R.Soc.誌に発表した。電気二重層の基本的な物性である表面キャパシタンスと界面動電的表面電荷密度を計算し、それぞれ、簡単な物理的理解が可能であるかを調べた。表面キャパシタンスについてはデバイ長と表面層の厚さの大小に応じて、並列回路理論で理解できることを発見し、古典理論よりも実験を再現する結果を得た。界面動電的表面電荷密度については表面の濡れ性が疎水性か親水性かに応じて、塩濃度依存性が反転するという単純な結果を得た。