2022 Fiscal Year Annual Research Report
磁性ナノロッド分散型磁気機能性ナノ流体による配向性利用に基づいた高度熱流動制御
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20K04263
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
本澤 政明 静岡大学, 工学部, 准教授 (50516185)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 磁気機能性ナノ流体 / 磁性流体 / 磁性ナノロッド / 磁気特性 / 配向性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁気機能性ナノ流体は，粒径が10ナノメートル程度の強磁性粒子を水やケロシンなどに安定分散させた流体であり，一般的には「磁性流体」と呼ばれる．磁気機能性ナノ流体では，磁場印加によって磁場方向に鎖状クラスターを形成し，熱伝導率などの物性変化に異方性が生じる．本研究では，この磁性ナノ粒子の配向性を積極利用することで，磁場印加時の熱特性の向上・異方性強化・高度熱流動制御を目指した．磁場印加下の磁性ナノ粒子の配向性を積極利用するため，従来の球状粒子に対し，アスペクト比を持つ棒状の磁性ナノロッドを合成し，この磁性ナノロッドを流体内部に添加することで磁性ナノロッド分散型磁気機能性ナノ流体（以下，MNR-MFと記す）を調製した．このMNR-MFを用いて，流体の磁気特性，磁場印加時の熱特性，異方性，熱流動特性へ磁場強度・磁場方向によるナノロッド配向性が与える影響を調べることを目的とした．研究期間を通じ，以下に示すような成果が得られた．
（１）磁性ナノロッドの合成は安定的に可能になった．磁性ナノロッドの液中への分散は難しく，完全な安定分散は達成できておらず，2時間程度でわずかな沈殿が見られている．
（２）磁場印加時のMNR-MF内に形成されるクラスター構造の可視化を行った．球状粒子と比較して，クラスター成長速度やクラスターが太く成長することを示した．
（３）振動試料型磁力計を用いて，磁性ナノ粒子・磁性ナノロッドの磁気特性と粒子配向性が磁気特性に及ぼす影響を調べた．磁性ナノロッドでは保磁力が確認され，異方性に加え，磁性ナノロッドを平行に配向させることで磁化率が向上することを示した．
（４）内部粒子が球形の磁気機能性ナノ流体によるミニチャネル内の熱流動特性を調べた．磁場印加時の伝熱現象に従来の大きなスケールとは異なり，磁場印加による伝熱抑制が観察され，現象の一般化に取り組んだ．
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