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せん断流中のナノ微粒子の熱挙動とクラスター形成に関する研究

Research Project

Project/Area Number 15656047
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Fluid engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

木倉 宏成  東京工業大学, 原子炉工学研究所, 助手 (00302985)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西野 耕一  横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (90192690)
Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000)
Fiscal Year 2004: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,600,000)
Keywordsせん断流 / マイクロ流れ / ナノ微粒子 / ブラウン運動 / 強磁性微粒子 / 高分子溶液 / クラスター形成 / マイクロPIV
Research Abstract

近年のナノテクノロジの急速な発展に伴い,マイクロ流路内の流れ場解析が盛んに行われ,その多くはトレーサ粒子の動きを解析するマイクロPIVが用いられている.本研究では金属・生物顕微鏡で使用されている暗視野法をマイクロPIVに応用し,従来の方法では困難であった,より小さな微粒子挙動を可視化することを可能するとともに,流れ場中の強磁性ナノ微粒子のクラスター形成を初めて可視化した.以下,本研究の実績を示す.
(1)前年度使用した以外の高分子溶液および磁性流体の密度,粘度,磁化率等の物性値の測定を行った.
(2)マイクロキャピラリーおよびマイクロチャンネルを用いて磁性微粒子クラスタの形成過程を調べた.せん断速度に応じて,クラスタの破断が予想される中,その時のせん断応力と印加磁場,磁性流体濃度,高分子濃度等の関連を明らかにした.
(3)現有の高速度カメラを用いて画像データを取得し,得られたデータに画像処理解析を行った.サンプルによっては,クラスタの分離・合体がおこるので,膨大な画像データを統計処理し,クラスタ形成を特長づけるパラメータを見出す事を試みた.
(4)マイクロテイラー渦流れを形成可能なマイクロ容器を作成し,本システムに適応すると同時に,テイラー渦流れのマクロ容器での実験を行い,マイクロ流れとの流れ場の相違を調べた.
(5)マイクロテイラー渦流れの容器に磁性流体を注入し,暗視野法にて可視化出来ることを確認した.
(6)得られた結果に基づき,総合的検討を行う.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (5 results)

  • [Journal Article] Flow Visualization and Motion Analysis of Primary Clusters in a Water-based Magnetic Fluid2004

    • Author(s)
      H.Kikura, J.Matsushita, Y.Kobayashi, M.Aritomi, I.Nakatani
    • Journal Title

      Japan-France Magnetic Fluid Seminar, Paris

      Pages: 12-13

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Real-time Observation of Brownian Motion and Cluster Movement of Ferro- and Non-magnetic Particles in Magnetic Fluids2004

    • Author(s)
      M.Matsuzaki, H.Kikura, M.Aritomi, H.Akatsuka
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials Vol.5, No.5/6

      Pages: 667-671

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermal Behavior and Particle Size Evaluation of Primary Clusters in a Water-Based Magnetic Fluid2004

    • Author(s)
      H.Kikura, J.Matsushita, M.Matsuzaki, M.Aritomi, Y.Kobayashi
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials Vol.5, No.5/6

      Pages: 703-707

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Flow Visualization and Particle Size Determination of Primary Clusters in a Water-Based Magnetic Fluid2004

    • Author(s)
      J.Matsushita, H.Kikura, O.Hirashima, M.Aritomi, I.Nakatani
    • Journal Title

      Abstracts of 10th International Conference on Magnetic Fluids, Sao Paulo, Brazil

      Pages: 164-166

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Flow Visualization and Motion Analysis of Ferromagnetic Nano-particles in a Water-based Magnetic Fluid2004

    • Author(s)
      H.Kikura, J.Matsushita, Y.Kobayashi, M.Aritomi
    • Journal Title

      International Symposium on Micro/Nanoscale Energy Conversion & Transport (MECT-4), Seoul, Korea

      Pages: 156-157

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Micro Visualization of Ferromagnetic Nano-particles in Micro-capillary Flow2004

    • Author(s)
      J.Matsushita, H.Kikura, M.Aritomi, Y.Kobayashi
    • Journal Title

      Transport Phenomena in Micro and Nanodevices, Hawaii, USA (CD-ROM)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] H.KIKURA, J.MATSUSHITA, M.ARITOMI, Y.KOBAYASHI, K.NISHINO: "Micro Visualization and PTV Measurement of Ferromagnetic Particles"7th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Vis ualization(FLUCOME'03), Sorrento, Italy. (CD-ROM). ID-152 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] H.KIKURA, J.MATSUSHITA, M.MATSUZAKI, Y.KOBAYASHI, M.ARITOMI: "Thermal behaviour and particle size determination of ferromagnetic nano-particles in magnetic fluids"Nanoscience and Nanotechnology on Quantum Particles(NNQP2003). 43,75 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] M.MATSUZAKI, H.KIKURA, M.ARITOMI, H.AKATSUKA: "Real-time observation of Brownian motion and cluster formation of ferro-and non-magnetic nano-particles in magnetic fluids"Nanoscience and Nanotechnology on Quantum Particles(NNQP2003). 44,76 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 松下潤一郎, 山中玄太郎, 木倉宏成, 有冨正憲, 西野耕一: "強磁性ナノ微粒子のブラウン運動と粒径計測"第40回日本伝熱シンポジウム講演論文集,広島. 815-816 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] 松下潤一郎, 木倉宏成, 松崎充男, 有冨正憲, 西野耕一: "磁性流体中の非磁性微粒子のブラウン運動とクラスター形成"熱工学コンファレンス2003講演論文集,金沢. 431-432 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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