2019 Fiscal Year Annual Research Report
フレキシブル界面の局所界面張力測定を可能にする界面極微小変位量の計測法の新規開発
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17H03078
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
塚原 聡 大阪大学, 理学研究科, 教授 (50207338)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 界面張力 / 強制振動 / 界面微小振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究の目的は，大きさ一定の円形の容器（直径7 mmまたは9 mm，深さ2 mm）に，様々な物性を有する液体を満たし，その表面振動の測定を通して，表面張力を決定しようとするものである。その決定に対しては，容器の大きさと，表面の共振周波数，および振動モードが必要である。申請者らの先行研究では，誘電力（dielectric force）を用いて，液体表面を強制振動させ，その振幅と位相を測定して，共振周波数を測定した。
今年度は，昨年度に引き続き，窒素ガスの気流を用いて，液体表面の強制振動を検討した。気流は，誘電力に比べて強い力を与えることができるため，液体表面の自由減衰振動を測定する試みを行った。具体的には，液体表面に対してパルス的な気流を当て，その結果，生じる自由減衰振動を，以前の研究と同様の顕微鏡を使用したシステムで測定するものである。これによって，外力を周期的に与えなくても，液体表面固有の振動数で自由振動する液体表面を測定することが可能であった。またその振動の減衰の速さは，液体の粘性率と高い相関性を持っていることも明らかになり，多くのメリットを有した方法であることが判った。
また，今年度の新しい試みとして，ピエゾ素子を用いた強制振動の励振を試みた。これまで，液体表面に直接的に力を作用させて，表面振動の励振を行ってきたが，液液界面のような上下に液体が存在する界面を励振することは難しいと予想される。そこで，試料を入れている容器自体を振動させ，それによって液体表面を間接的に振動させることを考えた。具体的には，薄いピエゾ素子を容器に接触させ，ピエゾ素子に外部から任意の電圧と周波数の交流電圧を印加し，上記の顕微鏡を使用したシステムで液体表面の振動を測定した。その結果，以前と類似の固有振動が得られ，この手法によっても液体表面の表面張力が測定可能であることが示された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
