2023 Fiscal Year Annual Research Report
磁性コロイドの外場応答ジャミング・ライク転移と硬軟プログラミング材料の創製
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21H01637
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
阿部 浩也 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (50346136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
名嘉 節 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (30344089)
鈴木 義和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40357281)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 磁気粘性効果 / 磁性粒子 / コロイド |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硬さと柔らかさの両方を兼ね備え、状況に応じて硬軟が等温可逆的に変化する材料は人間共存型ロボットをはじめとして様々な応用が期待される。この候補材料として、磁性粒子を機能発現の要素とする濃厚系磁性コロイドの開発に取り組む。磁性コロイドは無磁場下では流動性を示し「柔らかさ」を呈する。一方、磁場を印加すると磁性粒子が一斉に磁場の向きに配列しようとするが、粒子濃度が高いため粒子同士が絡み合って動けなくなり、磁性コロイドが固化すると予想した（ここではこの現象をジャミング・ライク転移と定義した）。このときの「硬さ」は粒子濃度や磁場強度に加えて多面体の形状に依存する。これらのパラメータと「硬さ」との関係を明らかにするとともに、人が感じる硬軟をプログラムできるコロイド材料の創製を目指す。
本年度はR3年度に確立した多面体マグネタイト磁性粒子合成を用いて、またR4年度に確立した濃厚系磁性コロイドの調製法およびレオロジー評価手法を用いて、磁性コロイドの硬軟プログラミングの可能性を調査した。その結果、多面体粒子形状の効果は高い粒子濃度域で発現した。さらに、ジャミング・ライク転移における固化性能として、静磁場下での動的粘弾性測定によりせん断剛性率を評価した。その結果、最大～107Paが得られた。人の感じる硬さの最大は骨の剛性率であり、その値より3桁程度低い。ただし、装置の工夫により、その値に近づけることができた。本研究で作製した磁性コロイドとその磁性コロイドを挿入した装置設計により、硬さと柔らかさの両方を兼ね備える硬軟プログラミングの可能性が示された。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Phase transitions and slow spin dynamics of slightly inverted A-site spinel CoAl2－xGaxO42024
Author(s)
T Naka8, J Valenta, T Nakane, S Ishii, M Nakayama, H Mamiya, K Takehana, N Tsujii, Y Imanaka, Y Matsushita, H Abe7, T Uchikoshi2 and H Yusa
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Journal Title
Journal of Physics: Condensed Matter
Volume: 36
Pages: 125801
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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