2022 Fiscal Year Research-status Report
超音波・電界・磁界によるマイクロバブルとエマルションの複合制御
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21K03865
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
吉岡 修哉 立命館大学, 理工学部, 准教授 (80375146)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | マイクロバブル / エマルション / 電界 / 磁界 / 超音波 / 制御 / 能動制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、①S/O/Wエマルションの作成、②S/O/Wエマルションの磁界による制御、③超音波と電界によるマイクロバブルの複合制御について取り組んだ。
①S/O/Wエマルションの作成では、固体粒子として磁性粒子、分散層としてサフラワー油（ベニバナ油）、連続相として水で構成されるS/O/Wエマルションを作成した。エマルションの作成にはSPG膜を用いた。ここでは、マイクロスケールの磁性粒子を使用した場合とナノスケールの磁性粒子を用いた場合の油滴の状態を観察した。その結果、ナノスケールの磁性粒子を用いることで複数の磁性粒子を含む油滴が水中に分散するS/O/Wエマルションを作成する事が出来た。
②S/O/Wエマルションの磁界による制御では、固体粒子として磁性粒子を含むS/O/Wエマルションを2方向に分岐する流路に流す実験を行った。ここでは、分岐部の直前に電磁石を配置して電界を作用させることでエマルションに含まれる油滴のみを分岐の片方に誘導した。誘導率を油滴の大きさごとに検討した結果、油滴の直径が大きい程誘導率が大きくなる事が分かった。これは、油滴が大きい程数多くの磁性粒子が含まれるためと考えられる。
③超音波と電界によるマイクロバブルの複合制御では、水槽内の静水中に含まれるマイクロバブルを電界により移動させつつ、超音波の作用により凝集させて静止させる実験を行った。マイクロバブルにはあらかじめ界面活性剤により電荷を与えた。これにより、少なくとも静水中においては、マイクロバブルを電界により水平方向に自在に移動できること、及び超音波により制止させて浮上を防ぐことを同時に達成する事が出来た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では、超音波・電界・磁界によるマイクロバブルとエマルションの複合制御の実現を目指している。これまでに電界と磁界を用いてエマルションの挙動を複合制御することには成功した。今年度はこれをさらに進めて分岐流路の誘導にも成功した。今年度はさらに、超音波と電界によるマイクロバブルの複合制御も実施する事が出来た。
以上より、計画はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、超音波による制御の対象をエマルションに広げ、磁界と超音波によるエマルションの複合制御を目指す。また現在は対象が2次元的な挙動制御に限られているが、これを3次元に拡張する。例としては、水平2方向に電界と磁界、垂直方向に超音波を作用させることで、マイクロバブルやエマルションの挙動を3次元的に制御する。
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| Causes of Carryover |
当初は実験に使用する磁性粒子（追加分）を購入する予定だったが、予定よりも磁性粒子の使用量が少なかったため、2022年度に購入する必要がなくなった。2023年度にあらためて磁性粒子の購入するので、そのために使用する。
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