均一系の機能性流体を利用したマイクロ流体システムの開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555062
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 鳴海 敬倫 新潟大学, 工学部, 助教授 (20143753)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂井 樹弘 英弘精機(株), 分析部門, 技師 ; 長谷川 富市 新潟大学, 工学部, 教授 (80016592)
• Keywords: 機能性流体 / 液晶 / エレクトロレオロジー / 電気粘性効果 / マイクロ流体力学

Research Abstract

マイクロマシンへの応用を目指し、液晶の電圧印加による配向状態や対流の発生を利用したマイクロ流体システムの開発を試みた。まず,平成7年度から研究を進めてきた液晶の電気粘性効果を用いたマイクロダンパーおよびマイクロ流体潤滑システムの開発に関しては、前年度の結果をもとに,おもに交流電場の周波数と電界強度の関係から最適となる条件を実験的に調べた。その結果、直流電場印加時が最も高い電気粘性効果が得られ有効であるが、時間的に不安定であることがわかった。この点も含め、液晶では交流電場印加時が安定した配向状態と電気粘性効果が得られ、ダンパーおよび流体潤滑の制御にも適すことが明らかになった。また、時間的応答も検討した結果、電気粘性効果の応答と光学的応答は同程度であり、実用に耐え得ることが確認された。ただし、10μm以下のすきまでは壁面の影響が現れ、それ以上のすきまの場合よりも電気粘性効果が減少してしまうことが明らかとなった。なお、これらの実験で各種液晶について電場印加時の特性を調べたところ、誘電異方性が正の液晶が本研究の目的には適することがわかった。
また,電場間に発生する対流を利用して方向性のある流れを生じさせる流動システムの開発として,流路の上流と下流で流れ方向に電場をかけ,一方向の流れを発生させる実験も行った。電極間の対流の十分な制御には至らなかったが、櫛歯状の電極を対向させた流路において1方向の流れが発生することが確認された。これは液晶を用いた静電マイクロポンプの作成が可能なことを示しており、液晶の流動を利用したアクチュエータへ発展できると考えられる。
これらの点から液晶はマイクロ流動システムへの応用性が高いことが明らかになった。

Research Products

• [Publications] 前田浩芳,鳴海敬倫,他1名: "液晶の電気的不安定性現象による微小二次元流路内の流動特性の制御" 日本機械学会第73期通常総会講演会講演論文集. No.96-1(III). 225-226 (1996)
• [Publications] 鳴海敬倫,他3名: "液晶の電気的不安定性現象を伴う微小すきま内の流動" 第8回「電磁力関連のダイナミクス」シンポジウム講演論文集. No.96-252. 367-368 (1996)
• [Publications] 前田浩芳,鳴海敬倫,他2名: "微小すきまにおける液晶のER効果" 日本機械学会第74期全国大会講演論文集. No.96-15(III). 111-112 (1996)
• [Publications] 前田浩芳,鳴海敬倫,他3名: "狭い隙間での液晶のER特性" 第44回レオロジー討論回講演要旨集. 215-218 (1996)