名古屋工业大学研究复杂流体特性

日本名古屋工业大学在研究中关注一类被称为“复杂流体”的液体，这类流体在流动过程中会发生形态变化。为了深入理解此类流体的特性，研究人员需要同时分析分子在流动过程中的排列方式及其所产生的应力。

表面活性剂水溶液根据浓度和盐的种类不同，可形成纤维状或网络状的胶束结构，这些结构差异会显著影响溶液的黏度等流变学特性。过去，胶束结构变化的研究主要集中在“剪切流动”条件下，而在如“单轴拉伸流动”这类具有空间不均匀性的拉伸流动中，由于观测难度较大，相关研究较为有限。此外，在这种流动条件下，流动诱导的光学变化（如双折射）与应力之间的关系——即“应力光学法则”是否成立，也一直缺乏明确的实验验证。

名古屋工业大学电气与机械工程系的武藤真和助手与玉野真司教授领导的研究团队，开发了一种名为“全场伸张光学测量技术”的新方法。该技术利用液滴下落产生单轴拉伸流，并借助高速偏振相机进行同步观测。研究团队成功对CTAB/NaSal水溶液中胶束结构的拉伸应力与相位差分布进行了同步测量（图1）。通过对相位差分布的精细解析，研究人员精确识别了应力在流体中的集中区域以及胶束的取向状态。

研究结果表明，在所谓的“弹性毛细管区域”（注3）条件下，应力光学法则成立，并且研究团队成功计算出了单轴拉伸流中的应力光学系数。该系数与已有剪切流研究中的报告值一致，并随着胶束浓度的增加而增大。这项新技术实现了在以往难以观测的拉伸流动条件下对胶束取向动力学的可视化，为理解复杂流体结构的形成机制提供了新的视角。

该技术与制造无畸变透明材料（如零双折射材料）的工艺密切相关，这类材料广泛应用于眼镜、相机镜头和智能手机屏幕保护膜等树脂制品中。因此，该技术有望用于光学设备与医药制造过程的优化。此外，由于其非接触、非破坏性的测量特性，该技术在环境友好型材料、回收材料以及可生物降解塑料等下一代环保材料的质量评估中，也将发挥重要作用。