| 研究概要 |
昨年度では液滴の固有振動を観察することで表面張力の測定を行った. 液滴の角振動数を測定することで表面張力を測定することが可能であることを確認した. しかしながら昨年度開発した手法では粘度の条件が非常に厳しく, 半径が10μmの液滴では粘度が水の10倍となっただけで測定が困難となる. これは液滴表面における波の減衰係数も粘度に比例して大きくなるためであり, 先の条件において振動周期よりも速く減衰するようになる. 本年度においては液滴を強制振動させ物性測定することを試みた.
実験装置は以下のようになっている. インクジェットによって生成された液滴は2本の平行に並べられた電極の間を通過する. 電極には片方をGroundに接続し, もう片方はパルスジェネレータに接続する. このようにすることで電極間を飛翔する液滴に対して周期的に電場を印加することができる.
電場を印加された液滴は電極方向へ引き伸ばされる. これは液滴の内部と外部において誘電率が異なるため内部と外部でエネルギーに差が生じており, この誘電エネルギー(Maxwell応力)を下げる方向へ, 表面が変形するためである.
解析にはストロボ光源を用いた顕微鏡画像を用いた. 固有振動は観察できない液体でも強制振動させることにより振動状態を有意に観察できた. また10mPa・sのシリコーンオイルにおいて振動周波数を変化させながら振動の振幅と位相の測定を行った. このときの測定結果を, 表面張力をフィッティングパラメータにし測定したところ, 表面張力はカタログ値と二桁で一致した. これは表面張力測定としては十分な精度だといえる.
本手法を用いることで液滴表面に存在する膜の状態のモニタリングを行えると考えられる.
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