磁性流体の磁場制御とその応用に関する研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05044076
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 神山 新一 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (80006171)
• 研究分担者: CHANTRELL R. キール大学, 物理科, 教授 ; O'GRADY K. ノースウェールズ大学, 電気工学科, リーダー ; POPPLEWELL J ノースウェールズ大学, 化学科, リーダー ; CHARLES S.W. ノースウェールズ大学, 化学科, リーダー ; 佐藤 明 千葉大学, 工学部, 助手 (50211941) ; 中塚 勝人 東北大学, 工学部, 教授 (60005345) ; 山根 隆一郎 東京工業大学, 工学部, 教授 (50016424) ; 小池 和雄 東北学院大学, 工学部, 助教授 (20108575) ; 棚橋 隆彦 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70051638)
• キーワード: 磁性流体 / 磁場制御 / 微粒子 / 管内流 / ダンパー / アクチュエータ / 凝集

研究概要

日本側で作製した窒化鉄微粒子を用いた高機能磁性流体を平成5年9月に小池助教授が英国に持参し、ノースウェールズ大学で磁化特性と磁場下での粒子の凝集現象についての測定が行われた。その結果、窒化鉄微粒子を含む磁性流体は、従来から利用されているマグネタイト粒子を含む磁性流体の場合より、はるかに優れた磁化特性を示すこと、及び磁場の作用下でも粒子の凝集による劣化がおこりにくいことが明らかにされた。また、磁場の作用下での粒子の凝集による粒子の濃度分布の変化は、水ベース磁性流体の粒子濃度の小さい場合には顕著にあらわれることが示された。
一方、日本側では、磁性流体の管内流動特性の磁場制御に関する研究が実施され、沸騰二相流の活用により、管内流動及び伝熱特性の磁場制御がより効果的に行われうることが実証された。また、管内振動流の流動特性への磁場の影響についても、両国間の討議を通して新しい進展がみられた。
これらの研究成果の一部は、平成5年11月16日〜17日に仙台市で開催された宇宙航空と流れの国際シンポジウム及び磁性流体連合講演会において、チャールズ博士、ポップルウェル博士らにより発表された。
平成6年1月22日〜2月3日には、キ-ル大学のコバデ-ル博士が来日し、東北大学及び千葉大学において、磁性粒子の凝集形態の共同研究の打ち合わせ及び日英両国での数値シミュレーションの研究成果の発表会がもたれた。
平成6年3月15日には、研究分担者のオグラディ博士がブリティッシュ・カウンシルの援助を受けて来日し、共同研究発表会が東北大学で開催された。
以上の基礎研究の成果をもとに、磁性流体ダンパーやアクチュエータへの応用の性能向上の研究が次年度に向けて進められることになった。

研究成果

• [文献書誌] 神山 新一: "磁場利用機能性流体の応用" 日本機械学会誌. 96. 896-899 (1993)
• [文献書誌] S.Kamiyama: "Magnetic Fluid Properties and Their Applications" Trends in Chemical Engineering. 1. 393-399 (1994)
• [文献書誌] 棚橋 隆彦: "非線形マイクロ・ポーラ電磁流体の基礎理論(第3報)" 日本機械学会論文集 B編. 59. 1829-1894 (1993)
• [文献書誌] K.Koike: "Oscillating Flow Driven by a Magnetic Fluid Column under Palsating Magnetic Field" J.Magnetism and Magnetic Materials. 122. 217-220 (1993)
• [文献書誌] 山根 隆一郎: "進行磁場により駆動される磁性流体の開きょ内流れ" 日本機械学会論文集 B編. 59. 1777-1784 (1993)
• [文献書誌] A.Satoh: "A New Outer Boundary Condition for Molecular Dynamics Simulation" Advanced Power Technology. 3 (掲載予定). (1994)
• [文献書誌] S.Wells: "Characterization of Magnetic Fluids in which Aggregation of Particles in Extreme" Proc.Int.Symp.on Aerospace and Fluid Science,Sendai. 621-642 (1993)
• [文献書誌] J.Popplewell: "The Effects of Magnetic Fields on Magnetic Fluid Composites" 磁性流体連合講演会講演論文集(仙台). 29-35 (1993)
• [文献書誌] G.N.Coverdale: "A 3D Simulation of a Particulate Dispersion" J.Magn.Magn.Mater.120. 210-211 (1993)
• [文献書誌] K.O'Grady: "Magnetic Characterisation of Thin Film Recording Media" IEEE Trans.Mag.MAG-29. 286-291 (1993)
• [文献書誌] 神山 新一(分担執筆): "精密制御用ニューアクチュエータ便覧 第1編第1章第9節 磁性流体アクチュエータ" フジテクノシステム (出版予定), (1994)
• [文献書誌] S.Kamiyama: "Magnetic Fluids and Applications,Handbook Chapter 3.9 Hydrodynamics of Magntic Fluids" Unesco (出版予定), (1994)