2012 Fiscal Year Annual Research Report
やわらかさが瞬時に変化する高機能磁性ソフトマテリアルの創製と応用
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23360051
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
三俣 哲 山形大学, 理工学研究科, 助教 (80322006)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 高分子磁性ゲル / 物性 / 磁場応答速度 |
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| Research Abstract |
１．磁場応答時間を短くするための技術要素の検討応答時間が短くできれば高い周波数の振動にも対応できる。パルス的に応答するゲルの創製を試みた。
①応答時間に及ぼす因子の特定：磁性体の磁化速度はピコ秒オーダーと瞬時であるため、弾性率の応答速度はマトリクスの回転（移動）速度で決定されると考えられる。回転速度は磁性微粒子の磁化率、クラスターの形状因子、マトリクスの粘弾性に依存すると予想される。観察装置を用いて、これらの因子と応答時間の相関を明らかにした。②針状微粒子を用いた高速応答ゲルの創製：球状微粒子を用いた先行実験では、弾性率が徐々に数百ミリ秒かけて変化する。これは、接触状態が連続的に変化するためと考えられる。針状微粒子の接触は点接触に近いため、弾性率はパルス的に急激に変化すると予想される。一般に、ミクロンサイズの針状微粒子を高分子水溶液中に分散させてもクラスターを形成してしまい、その形状を活かすことができない。針状を保持する化学的条件、針状微粒子の粒子径などを最適化した。
２．耐久性を付与するための技術要素：磁性ゲルを利用したアクチュエータの耐久性は低く、伸縮するゲルの場合、8 時間後には変形量が40％まで低下する。ゲル中の水分蒸発が性能低下の原因である。
①水分の蒸発防止：ゲル表面を両親媒性の接着剤でコーティングし、耐久性試験を行った。②微粒子の劣化防止：高強度・高靭性セラミックス微粒子は高い力学強度を示す。コアに磁性体を含む特殊グレードのセラミックス微粒子を用いた。非球状の微粒子については材料探索を行った。③マトリクスの劣化防止：クラスター表面では、クラスターの移動や回転によりひずみがかかり、脆性破壊を引き起こすと考えられる。破壊応力の高いマトリクス、ひずみ軟化性のマトリクスを用いることで耐久性を向上させた。
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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
機器の購入、学会での助言などが有意義であったため。
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| Strategy for Future Research Activity |
高機能磁性ゲルへのチャレンジを行う。
弾性率の変化はゲルの端から端まで繋がったクラスターの接触状態の変化で生じる。無数に接触したこれらのクラスターのうち、いくつかが非磁性でも同様の現象が観察されると予想される。透明なビーズを使えば透明に近い磁性ゲルが、磁性微粒子の濃度を2vol％以下に抑えることができれば、意匠性に優れたカラー磁性ゲルが得られる。
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