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本研究はイメージプロセッシングという最近の画像処理技術を用いて、メディア粒子のミル内での流動混合機構をラグランジュ的に解明し、流体とメディア粒子の相互作用、メディア粒子の運動と微粒子の粉砕機構との関連性を明らかにすることを目的とする。具体的には攪拌槽と羽根の双方が独立に回転可能な横型サンドミルを透明アクリルを用いて作成し、その中の粒子運動を高速度ビデオカメラで撮影しその画像をコンピューターで処理し、粒子の混合機構を明らかにする方法をとる。また、併せて各種条件下で微粒子の粉砕実験を行い、本装置の粉砕特性を明確にすると共に、本装置において微粒子粉砕を支配する因子が何であるかを明らかにする。本年度は可視化が可能なアクリル製のサンドミル実験装置を製作し、そのミル内に被粉砕微粒子および粉砕媒体であるメディアビーズを混入させたシリコーンオイルを流入させ、ピン型、平板型などの各種の攪拌翼により混合される流体の流動機構をレーザ・スリット光を用いた流れの可視化、及び、高速度ビデオカメラを用いた粒子運動速度の測定及び粒子軌跡の追跡により解明した。また、高速度ビデオカメラにより得られた粒子運動の画像を画像処理システムにより計算機内へディジタル画像として取り込むシステムを開発した。このシステムによりメディア粒子の相対運動の機構、粒子のゆらぎの機構を明らかにし、被粉砕粒子がどのような機構で粉砕されるのかを解明した。その結果、ミル内のメディアビーズの速度変動を大きくすれば粉砕性能が向上し、粉砕効率は、この速度変動強度により相関できることが明らかになった。
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