定トルク型回転粘度計の製作とそれによる低温溶融塩系の測定

• Project/Area Number: 07750809
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Metal making engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 加美山 隆 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (50233961)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 1995: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: 粘性 / 粘度計 / 濃厚電解質溶液 / グリセロール / 硝酸リチウム / ガラス転移 / フラジャイルガラス

Research Abstract

通常の共軸2重回転粘度測定法を改良し、内筒の回転によって試料にかかるトルクの大きさを、トルクをかけるモーターにフィードバックすることによって、非常に幅の広い粘度域を測定可能にし、且つ試料にかかるトルク型を低くする定トルク型の粘度計を作製して、実際にネットワーク構造を持つ液体系の測定に応用する研究を行った。
定トルク型の粘度計は内筒を回転させるモーターと内筒の間を細いワイヤーで結び、ワイヤーのねじり強さを適当に変えることで試料に与えるトルクを決定するため、単一の装置で幅広い粘度領域の測定に対応できるようになった。ワイヤーのねじれ角度は光学式エンコーダーを用いて検出するので非常に高い精度で角度の検出が可能である。これにより測定される最少のねじれ角度を制御用計算機でステッピングモーターにフィードバックし、モーターをそのねじれ角度分回転させることにより、非常に低いトルクで粘度の測定が可能となった。
本装置では、当初粘度標準液を幾つか測定して広い粘度範囲で装置のキャリブレーションを行った後、液体中において静電的な結合により比較的弱いネットワークを形成していると考えられるグリセロール-硝酸リチウム系の測定を行った。粘度標準液を使用した測定結果では、各温度において本装置の測定精度は±1%程度であった。グリセロール-硝酸リチウム系の測定では組成・温度を変化させて行った結果、この系がストロングガラス形成系とフラジャイルガラス形成系の中間に位置し、塩濃度を高めるとよりフラジャイルな性質を示すことが明らかとなった。