2013 Fiscal Year Annual Research Report
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22340112
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
中原 明生 日本大学, 理工学部, 准教授 (60297778)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
狐崎 創 奈良女子大学, 自然科学系, 准教授 (00301284)
大槻 道夫 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 講師 (30456751)
大信田 丈志 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50294343)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 破壊の制御 / レオロジー / メモリー効果 / パターン形成 / コロイド |
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| Research Abstract |
粉と水を混ぜて作った高濃度ペーストは塑性を持つゆえに、ペーストに加えられた揺れや流れなどの力学的外場を記憶し、その記憶は乾燥時に亀裂の伝播しやすい方向に影響を与えるので乾燥亀裂パターンとして視覚化される。力学的外場の記憶はミクロに異方的な構造として保持されるので、材料物性の制御にも応用できる。これまではペーストに外場を記憶させたり、その後別の外場を加えてその記憶を書き換えることによって亀裂パターンの形状をコントロールする形で破壊を制御してきたが、記憶そのものを消去することはできなかった。
今回、外場をすでに記憶したペーストに対し超音波を照射したところ、ペーストの記憶が消去され、その後乾燥させた時に現れる亀裂パターンが等方的なセル状パターンになることがわかった。超音波の照射でペーストの記憶を消去できるということは、記憶のメカニズムを解明する上での大きなヒントになるだけでなく、工学的にも固液混合材料としてのペーストの異方構造を超音波照射で消去することによって均一で壊れにくい材料を作成する手法の開拓へと幅広い応用が期待できる（特許出願済）。
また、他の外場も記憶できるのか調べるために磁性を持つ酸化鉄ペーストに直流磁場を加えたところ、磁場の方向を記憶し、その後乾燥させた時に生じる亀裂は事前にあてた磁場に平行に進行すること、そして磁場による亀裂の制御には閾値があることも分かった。以上の結果より、「塑性流体のレオロジーを用いた破壊の制御」が力学的外場の記憶だけでなく電磁場の記憶をも利用できるという一般性があることが確認された。
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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
2013年度当初の申請書に記載した研究実施計画では、書き換え実験で揺れの記憶のメカニズムを解明するとともに、超音波で記憶を消去したり、磁場による破壊の制御を目標とした。この計画に従い、ペーストに超音波を照射することによってペーストが持つ外場の記憶を消去できることを発見できたことは、記憶効果のメカニズムを解明するために有益な示唆を与えるとともに、固液混合材料としてのペーストの異方構造を超音波照射で消去して均一で壊れにくい材料を作成する手法を開拓したことになるので今後幅広い応用が期待される。また、磁場によって磁性ペーストの破壊を制御できたことにより、記憶効果を用いて材料物性や破壊を制御する手法が磁性ペーストにも拡張できるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究成果を踏まえて、なぜ超音波照射で記憶を消去できるのかそのメカニズムを解明するとともに、超音波照射でペーストの記憶を消去することによって一様に分散した均一な固液混合材料を作成する手法を提案する。また、磁場による破壊の制御には閾値が存在するので、その閾値とレオロジーを定量的に関係づける。そして、揺れの記憶の書き換え実験や揺れから流れの記憶の転移実験を定量的に行うことにより、揺れと流れの記憶のメカニズムをレオロジー的に解明していく。
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[Presentation] Fracture condition of drying paste2013
Author(s)
S. Kitsunezaki
Organizer
1st International Workshop on Wetting and evaporation: Droplets of pure and complex fluids
Place of Presentation
Polytech’Marseille Engineering School, Marseille, France
Year and Date
20130617-20130617
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