電磁性流体のレオロジー制御

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06750917
• 研究機関: 山形大学
• 研究代表者: 南川 慶二 山形大学, 工学部, 助手 (70250959)
• キーワード: 電磁性流体 / EMR効果 / エレクトロレオロジー / マグネトレオロジー / 粒子分散系 / せん断応力 / 強磁場

研究概要

1.電磁性流体の測定を行うための基礎となるエレクトロレオロジー(ER)効果を、高分子液晶などのER流体を用いて検討した。高分子液晶が電場下でネットワーク構造を形成することを法線応力測定から確証した。ウレタン高分子溶液の粘度が電場下で減少するという「負のER効果」を見いだした。また、ウレタン高分子の末端基が正と負のER効果に及ぼす影響を考察した。
2.ER測定用の平行平板型粘度計にコイルを設置し、電場と磁場を平行に印加できる粘度計を試作した。電場と磁場に応答するEMR流体として、針状および球状の鉄粒子をシリコーンオイルに分散した流体を用い、定常せん断に対する応力応答を測定した。球状粒子で電場と磁場を同時に印加したときの応力が、それぞれの外場を単独で印加したときの足し合わせよりもはるかに大きくなる「相乗効果」を見いだした。このような電場と磁場の組み合わせによる相乗効果は、ER流体によって大きな応力増加を得るための手段として磁場を併用することが非常に有効であることを示している。
3.上記平行平板型粘度計のコイル位置を変えて、電場と磁場を直交させる装置を作製した。平行印加の場合よりも応力の増加は小さいが、同様のEMR効果が観測された。また、針状粒子の場合には応力に対する電場と磁場の効果が互いに打ち消し合うことを見いだし、これによって応力の増減の調節ができる可能性を示した。
以上に示したように、電場と磁場が流体のレオロジー特性に及ぼす効果について、いくつかの基礎的に知見が得られた。

研究成果

• [文献書誌] K.Minagawa: "Significant synergistic effect of superimposed electric and magnetic fields on the rheology of iron suspension." Langmuir. 10. 3926-3928 (1994)
• [文献書誌] K.Minagawa: "ER effect on the normal stress and induced network structure of liguid crystalline polymer." Polymer Preprints ACS Polymer Chemistry. 35. 381-382 (1994)
• [文献書誌] H.Kimura: "Induced metwork sfructure in liguid crystalline polymer evidenced from electrorheological normal stress measurements." Polymer Journal. 26. 1402-1404 (1994)
• [文献書誌] T.Uemura: "Novel electro-responsive propety of polyether-polycarbamate solution." Chemistry Letters. 1994. 1995-1996 (1994)
• [文献書誌] K.Koyama: "Electro-magneto-rheological effects in parallel-field and crossed-field systems." Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. (in press).
• [文献書誌] T.Uemura: "Opposite electrorheoldogical effects between urethane based polymers having different terminal groups." Journal of Chemical Society Faraday Transactions,. (in press).