2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of nanoparticle-dispersed magnetorheological fluids for reversible and functional joining
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26420703
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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, 准教授 (50346136)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気粘性効果 / コロイド / ナノ粒子 / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
磁場下で流体の粘弾性が変化する現象をマグネトレオロジー（MR）効果と呼び、MR効果の大きな材料をMR流体という。本研究では磁性ナノ粒子が分散したコロイド系MR流体の開発に取り組み、液体から流動性を失ったゲル状の固体まで、その中間状態を含めて可逆な力学応答の変化を実証する。
平成28年度は、平成27年度までの成果に基づいて、約100nmの磁性ナノ粒子からなるコロイド分散系のMR流体を調製し、MR効果を評価した。具体的には、分子性ガス中でのアークプラズマ法による球状Feナノ粒子の合成とその後の表面凹凸酸化によって、コア・シェル型のFeナノ粒子（平均粒子径105nm）を得て、表面凹凸によるvan der Waals 力の低減と飽和脂肪酸キャッピングの相乗効果によって、疎水性の潤滑オイルを溶媒とする高濃度の磁性コロイドを作製した。この磁性コロイドに、磁場強度に応じて可逆に且つ連続的な力学応答の変化が観察された。ゲル化の指標である降伏せん断応力は、コア・シェル型磁性粒子の体積濃度の増加に伴って増大し、粒子濃度20vol%では10kPaを超えた（磁束密度0.5T）。また、このMR流体の力学応答性に、人の感触を伝達できる機能、すなわち力覚提示能が見出されたことから、機能性接合材料としての応用の可能性も示唆された。
上記のアークプラズマ法（気相法）に加え、液相合成法も検討した。その結果、多価アルコールを用いたソルボサーマル法により、単分散性の高いサブミクロン径の球状マグネタイト粒子が得られ、この粒子のコロイド分散系にもMR効果が観察された。
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