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[[イギリス]]の物理学者の[[オズボーン・レイノルズ]]がこの現象を発見した。<!--英語で「膨らむ」を意味する「{{en|dilatancy}}」が語源である。-->「'''レイノルズ'''」という別称がある。
ダイラタント流体は一般に、液体と、固体の粉末[[粒子]]の、混合物である。この流体に外力が加えられて、圧縮されて粒子の隙間がなくなった状態で、さらに大きな剪断応力が働くと、粒子が最も密度が高い充填状態とは異なる、体積が増す位置に無理やり動かされようとすることに対して強い抵抗を示す。外力（圧縮力）と拮抗する内部抵抗力（体積変化=膨張、に伴う力=ダイラタンシー）が生じると、全体として、剪断応力に対してまるで固体のような抵抗を示す状態に移行する。しかし外力を加えるのを止めてしまえば、粒子の隙間が広がって、圧縮力と対向する力がともに働かなくなり、元の液体の状態に戻る。▼
== 代表的な例 ==▼
[[File:Chirihama nagisa driveway.jpg|thumb|right|220px|千里浜]]▼
* この現象の見られる[[砂浜]]を足で踏み付けたり押さえ付けたりすると[[砂]]は硬くなり、[[海水]]を含むと更に硬くなる。普通の乾いた砂浜では[[自動車]]の[[タイヤ]]は滑りこんで[[ステアリング・ホイール|ハンドル]]の操作ができなくなるのだが、この現象があるところでは[[砂]]が硬いため、[[自動車]]で通行したり砂浜に[[駐車]]することができる。[[石川県]]の[[羽咋市]]から[[宝達志水町]]にかけての[[千里浜]]の砂浜が有名。▼
* [[生クリーム]]の泡立て。▼
* [[ヤマノイモ]]や[[ナガイモ]]の磨り下ろし。▼
* [[流砂]]の上を素早く歩く。<ref>http://worldnetter.com/ryuusa-141217</ref>歩かずに静止すると沈む。▼
=== ウーブレック ===▼
'''{{仮リンク|ウーブレック|en|Non-Newtonian fluid#Oobleck}}'''とは、およそ水1：片栗粉1の水溶き[[片栗粉]]である。▼
;作り方▼
:[[水]]に[[片栗粉]]か[[コーンスターチ]]を入れて、しばらく混ぜる。うまく水の量を調節すると、その液体を握ると固体のようになり、手の中で硬くなるし握り潰せばヒビが入るようになる。しかし握るのを止めると再び液体状になり、指の間から流れ落ちる。これが、最も一般的な作り方である。また[[炭酸カルシウム]]と[[ベンゼン]]と[[デンプン]]を混ぜても作れるが、[[ベンゼン]]は有毒で燃焼性が高く危険なので通常の実験で行うのは止めたほうがよい。▼
=== リキッドアーマー ===▼
ダイラタンシー効果を応用したハイテク新素材が登場している。細かいセラミックの粒子が溶け込んだ液体をケブラー素材に染み込ませることで、リキッドアーマー(LIQUID ARMOR)と呼ばれる防弾チョッキが実現している。普段は柔らかい着心地の布のような素材だが、銃弾の衝撃を受けた瞬間は固体のように硬くなり、銃弾を変形させるほどの貫通抵抗性能を発揮する。銃弾の運動エネルギーが弾の変形によって消費されて、剪断応力が働かなくなると、再び柔軟性を取り戻して布の状態に戻るため、ポヨンと柔らかく銃弾を跳ね返すことができる<ref>[http://www.kotaro269.com/archives/50315956.html やわらかいのに硬くなる液体素材でつくられた防弾チョッキ、リキッドアーマー]</ref>。このハイテク防弾チョッキを紹介した動画はユーチューブでも見ることが出来る<ref>[http://www.youtube.com/watch?v=qfhw6I_uBQg LIQUID ARMORを紹介した動画]</ref>。▼
=== 古来からの伝承 ===▼
素早く足を動かせば、沼地の水面上を沈まずに歩くことができる、ダイラタンシーの効果を利用した移動テクニックは、古い時代には神が起こす奇跡と受け取られていたようである。以下に伝承の例を二つ示す。▼
;斎の巫女の水面歩行術▼
:その昔、斎の巫女（神霊が依憑く（いつく）巫女）が[[厳島神社]]（神霊が依憑く島の神社）の海上に浮かぶ大鳥居を、徒歩でくぐる神事を行うとき、海面上を歩いたという伝承がある。神通力によって成し得たことと言い伝えられてきたが、実際に、裸足になって、着物を汚さないように裾を端折った姿で、干潟や水を張った水田の中を、優雅に神楽を舞いながら小走りで移動する、非公開神事を担当する斎の巫女がいる。奈良や京都の盆地の中心部がまだ沼地だった時代に生まれた、伝統のあるスキルとのことである。[[神功皇后]]の子孫とされる社家の[[アカルヒメ]]を襲名した巫女は、足を取られて沈むことなく、湿地帯の水面上を移動できる現象を、神憑りの神通力や迷信ではなくダイラタンシー効果で説明できると奉賛会でレクチャーし、ウーブレックを用いた水面歩行術の実演も行っている。▼
;導通宮の社史▼
:天正10年（1582）6月4日、難攻不落の沼城であった[[備中高松城]]が、[[秀吉]]の水攻めによって落城の憂き目に遭ったとき、[[清水宗治]]の次男長九朗が城からの脱出を試み、かねてから信仰していた道通様に祈ったところ、神使とされる一匹の白蛇が現れて、沼の上を先導して道を示したことで、浅口群西大島御滝山まで無事逃れる事ができたという伝説が、[[沖田神社]][[導通宮]]に残されている。このとき用いられた水面上を忍者の小走りのように素早く足を動かして移動する秘術の正体が、ダイラタンシー効果を用いたものであり、上述の斎の巫女が用いるスキルとほぼ同じものが、水田の上を移動する機会が多い氏子の農家の間で伝えられてきたと、アカルヒメは指摘している。素早く足を動かせば泥の中に足が沈まないことを知らなかった敵兵は、まともに追撃出来なかったという伝承も残る。帰農した長九朗の子孫が御滝山の麓で導通宮を祭っていたが、寛政12年（1800）4月12日、新田開発のため[[沖田新田]]へと移住したとき、導通宮は沖田神社境内へ移され、末社に加えられて今日に至る。今でも導きの神として広く信仰を集めているが、ダイラタンシーを活用した水田や沼地の移動手段が、戦国時代の昔から、神の加護による奇跡と捉えられて、今日まで伝承されてきた証と言えよう<ref>[http://www.okita-shine.com/index2.html 沖田神社・導通宮社史参照]</ref>。▼
== 流体の構造 ==▼
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「最密充填」の記事（まだない）に書くべき内容はコメントアウトした▼
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隙間の空間が最も小さくなるように並んでいる。この並び方を'''最密充填'''という。[[スーパーマーケット|スーパー]]に[[リンゴ]]や[[ミカン]]が[[ピラミッド]]のように高く積まれていることがあるが、この積み方も最密充填である。これは[[1611年]]、[[ドイツ]]の[[数学者]]・[[天文学者]]の[[ヨハネス・ケプラー]]が最密充填が最も空間が少ないと推測した。[[1997年]]には[[アメリカ合衆国|アメリカ]]・[[ミシガン大学]]の[[ヘイルズ]]が数学的に証明した。▼
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ダイラタント流体は、液体と粒子を混ぜると<!-- 片栗粉や[[千里浜]]の砂を水に混ぜると -->粒子が最密充填の詰まり方になり、粒子と粒子の間に水があり[[潤滑剤]]の役目をして液体のように流れる。最密充填は外からの力に弱く、上の[[粒子]]が下の粒子と反発して動かなくなる。▼
ダイラタンシーは、不揃いの粒子（浜辺の砂や[[α澱粉]]粒子）の隙間に液体が入り込んだ物体に[[剪断応力]]（ずり応力、ストレス）が与えられるときに膨張することで起こる。これは、液体を満たした不揃いの粒子が、それを摺り合わせる力となる[[剪断応力]]によって回転したときに、互いに出っ張ったところが「かみ込む」ことでつっかえて広がろうとする。ところが隙間は液体が充填されているので、この空間を拡張しようとすると液体に陰圧がかかる。この陰圧による張力が粒子を引き寄せる力となり、膨らみながら[[粘度]]が増大する現象である。▼
ダイラタンシーは[[オストワルド式]]（冪乗法則）''S'' = ''k D<sup>n</sup>'' において、[[剪断応力]]（ずり速度、または剪断ひずみ）''D'' の指数''n'' が 1 よりも大きい場合を指す。ちなみに''n'' = 1 の場合を[[ニュートン流体|ニュートン流動]]（粘性流動）といい小分子の液体の多くはこの性質を持つ。また、''n'' < 1 の場合を[[擬粘性流動]]といい、濃度 1 % 以下の高分子の溶液やクリームはこの性質を示す。▼
なお、[[片栗粉]]（古くは[[カタクリ]]という植物の根の粉末だが、今日では[[ジャガイモ]]から製される）や[[コーンスターチ]]の澱粉はグルコースの繊維である[[アミロース]]と[[アミロペクチン]]からなる。▼
==概要==
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ダイラタンシー（せん断濃密化とも）材料、ダイラタンシー液体という言葉がずりひずみ速度が大きくなると粘度が上昇するものに対して使われることもある。{{en|Shear thickening fluid}} (STF)という言い方もある。
== 原理 ==
{{cleanup|section=1|date=2013年7月13日 (土) 10:22 (UTC)}}
▲ダイラタント流体は一般に、液体と、固体の粉末[[粒子]]の、混合物である。この流体に外力が加えられて、圧縮されて粒子の隙間がなくなった状態で、さらに大きな剪断応力が働くと、粒子が最も密度が高い充填状態とは異なる、体積が増す位置に無理やり動かされようとすることに対して強い抵抗を示す。外力（圧縮力）と拮抗する内部抵抗力（体積変化=膨張、に伴う力=ダイラタンシー）が生じると、全体として、剪断応力に対してまるで固体のような抵抗を示す状態に移行する。しかし外力を加えるのを止めてしまえば、粒子の隙間が広がって、圧縮力と対向する力がともに働かなくなり、元の液体の状態に戻る。
砂、穀物、小麦粉などの集合を粉粒体という。粉粒体で粒子を球とすると、正方配列では空隙率0.4764、六方最密配列では空隙率0.2594になる。せん断や振動により配列が変わると空隙率が例えば47％から26％に変わるというようなことが起こりえるのが粉粒体の特徴である。
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鉛直に力を加えると、頂角θが増え、高さ''h'' が減り、幅''L'' と面積''A'' （体積''V'' ）が増える。すなわちダイラタンシーが起きる。実際は立体的だから、空隙率26％から47％へと変化する程度である。<!--図をつけたいがよく分からないので，文章だけ投稿します。-->
▲== 代表的な例 ==
▲[[File:Chirihama nagisa driveway.jpg|thumb|right|220px|千里浜]]
▲* この現象の見られる[[砂浜]]を足で踏み付けたり押さえ付けたりすると[[砂]]は硬くなり、[[海水]]を含むと更に硬くなる。普通の乾いた砂浜では[[自動車]]の[[タイヤ]]は滑りこんで[[ステアリング・ホイール|ハンドル]]の操作ができなくなるのだが、この現象があるところでは[[砂]]が硬いため、[[自動車]]で通行したり砂浜に[[駐車]]することができる。[[石川県]]の[[羽咋市]]から[[宝達志水町]]にかけての[[千里浜]]の砂浜が有名。
▲* [[生クリーム]]の泡立て。
▲* [[ヤマノイモ]]や[[ナガイモ]]の磨り下ろし。
▲* [[流砂]]の上を素早く歩く。<ref>http://worldnetter.com/ryuusa-141217</ref>歩かずに静止すると沈む。
▲=== ウーブレック ===
▲'''{{仮リンク|ウーブレック|en|Non-Newtonian fluid#Oobleck}}'''とは、およそ水1：片栗粉1の水溶き[[片栗粉]]である。
▲;作り方
▲:[[水]]に[[片栗粉]]か[[コーンスターチ]]を入れて、しばらく混ぜる。うまく水の量を調節すると、その液体を握ると固体のようになり、手の中で硬くなるし握り潰せばヒビが入るようになる。しかし握るのを止めると再び液体状になり、指の間から流れ落ちる。これが、最も一般的な作り方である。また[[炭酸カルシウム]]と[[ベンゼン]]と[[デンプン]]を混ぜても作れるが、[[ベンゼン]]は有毒で燃焼性が高く危険なので通常の実験で行うのは止めたほうがよい。
▲=== リキッドアーマー ===
▲ダイラタンシー効果を応用したハイテク新素材が登場している。細かいセラミックの粒子が溶け込んだ液体をケブラー素材に染み込ませることで、リキッドアーマー(LIQUID ARMOR)と呼ばれる防弾チョッキが実現している。普段は柔らかい着心地の布のような素材だが、銃弾の衝撃を受けた瞬間は固体のように硬くなり、銃弾を変形させるほどの貫通抵抗性能を発揮する。銃弾の運動エネルギーが弾の変形によって消費されて、剪断応力が働かなくなると、再び柔軟性を取り戻して布の状態に戻るため、ポヨンと柔らかく銃弾を跳ね返すことができる<ref>[http://www.kotaro269.com/archives/50315956.html やわらかいのに硬くなる液体素材でつくられた防弾チョッキ、リキッドアーマー]</ref>。このハイテク防弾チョッキを紹介した動画はユーチューブでも見ることが出来る<ref>[http://www.youtube.com/watch?v=qfhw6I_uBQg LIQUID ARMORを紹介した動画]</ref>。
▲=== 古来からの伝承 ===
▲素早く足を動かせば、沼地の水面上を沈まずに歩くことができる、ダイラタンシーの効果を利用した移動テクニックは、古い時代には神が起こす奇跡と受け取られていたようである。以下に伝承の例を二つ示す。
▲;斎の巫女の水面歩行術
▲:その昔、斎の巫女（神霊が依憑く（いつく）巫女）が[[厳島神社]]（神霊が依憑く島の神社）の海上に浮かぶ大鳥居を、徒歩でくぐる神事を行うとき、海面上を歩いたという伝承がある。神通力によって成し得たことと言い伝えられてきたが、実際に、裸足になって、着物を汚さないように裾を端折った姿で、干潟や水を張った水田の中を、優雅に神楽を舞いながら小走りで移動する、非公開神事を担当する斎の巫女がいる。奈良や京都の盆地の中心部がまだ沼地だった時代に生まれた、伝統のあるスキルとのことである。[[神功皇后]]の子孫とされる社家の[[アカルヒメ]]を襲名した巫女は、足を取られて沈むことなく、湿地帯の水面上を移動できる現象を、神憑りの神通力や迷信ではなくダイラタンシー効果で説明できると奉賛会でレクチャーし、ウーブレックを用いた水面歩行術の実演も行っている。
▲;導通宮の社史
▲:天正10年（1582）6月4日、難攻不落の沼城であった[[備中高松城]]が、[[秀吉]]の水攻めによって落城の憂き目に遭ったとき、[[清水宗治]]の次男長九朗が城からの脱出を試み、かねてから信仰していた道通様に祈ったところ、神使とされる一匹の白蛇が現れて、沼の上を先導して道を示したことで、浅口群西大島御滝山まで無事逃れる事ができたという伝説が、[[沖田神社]][[導通宮]]に残されている。このとき用いられた水面上を忍者の小走りのように素早く足を動かして移動する秘術の正体が、ダイラタンシー効果を用いたものであり、上述の斎の巫女が用いるスキルとほぼ同じものが、水田の上を移動する機会が多い氏子の農家の間で伝えられてきたと、アカルヒメは指摘している。素早く足を動かせば泥の中に足が沈まないことを知らなかった敵兵は、まともに追撃出来なかったという伝承も残る。帰農した長九朗の子孫が御滝山の麓で導通宮を祭っていたが、寛政12年（1800）4月12日、新田開発のため[[沖田新田]]へと移住したとき、導通宮は沖田神社境内へ移され、末社に加えられて今日に至る。今でも導きの神として広く信仰を集めているが、ダイラタンシーを活用した水田や沼地の移動手段が、戦国時代の昔から、神の加護による奇跡と捉えられて、今日まで伝承されてきた証と言えよう<ref>[http://www.okita-shine.com/index2.html 沖田神社・導通宮社史参照]</ref>。
▲== 流体の構造 ==
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▲「最密充填」の記事（まだない）に書くべき内容はコメントアウトした
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▲隙間の空間が最も小さくなるように並んでいる。この並び方を'''最密充填'''という。[[スーパーマーケット|スーパー]]に[[リンゴ]]や[[ミカン]]が[[ピラミッド]]のように高く積まれていることがあるが、この積み方も最密充填である。これは[[1611年]]、[[ドイツ]]の[[数学者]]・[[天文学者]]の[[ヨハネス・ケプラー]]が最密充填が最も空間が少ないと推測した。[[1997年]]には[[アメリカ合衆国|アメリカ]]・[[ミシガン大学]]の[[ヘイルズ]]が数学的に証明した。
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▲ダイラタント流体は、液体と粒子を混ぜると<!-- 片栗粉や[[千里浜]]の砂を水に混ぜると -->粒子が最密充填の詰まり方になり、粒子と粒子の間に水があり[[潤滑剤]]の役目をして液体のように流れる。最密充填は外からの力に弱く、上の[[粒子]]が下の粒子と反発して動かなくなる。
▲ダイラタンシーは、不揃いの粒子（浜辺の砂や[[α澱粉]]粒子）の隙間に液体が入り込んだ物体に[[剪断応力]]（ずり応力、ストレス）が与えられるときに膨張することで起こる。これは、液体を満たした不揃いの粒子が、それを摺り合わせる力となる[[剪断応力]]によって回転したときに、互いに出っ張ったところが「かみ込む」ことでつっかえて広がろうとする。ところが隙間は液体が充填されているので、この空間を拡張しようとすると液体に陰圧がかかる。この陰圧による張力が粒子を引き寄せる力となり、膨らみながら[[粘度]]が増大する現象である。
▲ダイラタンシーは[[オストワルド式]]（冪乗法則）''S'' = ''k D<sup>n</sup>'' において、[[剪断応力]]（ずり速度、または剪断ひずみ）''D'' の指数''n'' が 1 よりも大きい場合を指す。ちなみに''n'' = 1 の場合を[[ニュートン流体|ニュートン流動]]（粘性流動）といい小分子の液体の多くはこの性質を持つ。また、''n'' < 1 の場合を[[擬粘性流動]]といい、濃度 1 % 以下の高分子の溶液やクリームはこの性質を示す。
▲なお、[[片栗粉]]（古くは[[カタクリ]]という植物の根の粉末だが、今日では[[ジャガイモ]]から製される）や[[コーンスターチ]]の澱粉はグルコースの繊維である[[アミロース]]と[[アミロペクチン]]からなる。
== 脚注 ==
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