2014 Fiscal Year Annual Research Report
回転法を利用した高温高粘性浮遊試料の表面張力・粘性係数計測
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24360086
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
石川 毅彦 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (00371138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 純平 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (90373282)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 浮遊 / 高温融体 / 粘性係数 / 表面張力 / 高粘性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、浮遊させた高温融体を回転させ、変形する挙動を観察することによって試料の表面張力及び粘性係数を計測する方法を実験的に構築するものである。現在、浮遊法においては液滴振動法によってこれらの熱物性値が計測されているが、粘性の高い試料については、液滴試料に振動を励起することが難しく、数十ミリパスカル秒程度の低い粘度の試料しか測定できない。一方、準結晶や金属ガラスなどの準安定相生成する試料は一般的に高い粘性を持つため、これらの試料を対象とした研究においては高粘性の取得が求められている。回転による遠心力を利用して高粘性試料を変形させることは、既に実験的に確かめられているため、本研究では、これを利用して物性計測を行う。
浮遊液滴を回転させていくと、ある臨界の回転数を超えると軸対称形状から非軸対称形状（葉巻型）に遷移する。この遷移点における形状変化を詳細に捉えて、粘性係数を、また臨界の回転数から表面張力を算出するのが本研究のねらいである。表面張力については、昨年度までの研究によって計測手法を確立し、Zr系金属ガラス融体の表面張力計測に成功している。
今年度は、高速度カメラの観測によって臨界点における遷移過程（回線数及び試料形状の変化）の詳細観察を行った。粘度の異なる３種類の試料（Zr、NiNb合金及びZr系金属ガラス試料）について、高速度カメラによる撮像を行い、新たに制作した画像解析プログラムを用いて解析（形状データ及び回転角の取得）を行った。予想通り、非軸対称遷移後の長軸径の発達速度は、試料の粘性係数に依存して粘度が高いほど発達しにくい結果となった。また、粘度が高いほど理論的な回転数－形状曲線からのずれが大きい結果となった。以上の結果から、回転を利用して粘性係数を計測する手法の確立に見通しが得られた。
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| Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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