電界制御型粒子分散系流体の機能性材料開発に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450282
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 今野 幹男 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40125547)
• 研究分担者: 佐藤 友章 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70261584)
• キーワード: 機能性材料 / エレクトロレオロジー効果 / 粒子分散系流体 / 誘電分極 / 誘電率 / 電気伝導率

研究概要

電界制御型粒子分散系流体の機能性材料開発を目的として、本年度は、種々の分散流体を対象として、分散液の構造形成の支配因子および流体の電気物性とエレクトロレオロジー(ER)効果の関係について検討した。サブミクロンおよびミクロンサイズオーダーのシリカ粒子分散系では、一定せん断速度条件下で粒子含水率が低いとせん断応力の定常値が得られるが、含水率が高いとせん断速度は時間とともに徐々に増加する傾向が見られた。この現象はポリスチレンスルホン酸ナトリウム(NaPSS)粒子分散系でも同様に見られた。高電場、せん断下で系に流れる電流を測定して系の誘導率と電気伝導率を求め、ER効果との関係について考察した。シリカおよびNaPSS粒子分散系共に、分散流体合成条件(粒子径、粒子含水率、体積分率)や測定条件(電場強度、せん断速度)に依らず、発生せん断応力(ER効果)と系の発生比誘電率(粒子添加による比誘電率の増加分)との間には良好な相関関係が得られることがわかった。また、せん断応力の定常値を示さない含水率の高い分散系に対しても、その相関関係に従いながら応力値が経時変化することを明らかにした。さらに、誘電体であるチタン酸(バリウム・ストロンチウム)粒子分散系流体や、室温付近で強誘電-常誘電相転移現象を示すグリシン硫酸塩粒子分散系でも、その関係に従うことがわかり、系の発生比誘電率がER効果の重要な因子であることを示唆した。

研究成果

• [文献書誌] Tomoaki Satoh et al.: "Particle Size distributions Produced by Hydrolysis and Condensation of Tetraethylortho Silicate"Journal of Chemical Engineering of Japan. 30・4. 759-762 (1997)
• [文献書誌] 佐藤友章ら: "複合アルコキット法による単分散性Pb(Zro._5 Tio._5)O_3微粒子の合成"化学工学論文集. 23・6. 998-1000 (1997)
• [文献書誌] Shunchao Gu et al.: "Preparation of Monodisperse Micron-Sized polystyren Particles with Single-Stage Polymerization in Aqueous Media"Journal of Colloid and Interface Science. 207. 113-118 (1998)
• [文献書誌] 佐藤友章ら: "オクタノールアセトニトリル溶液中での複合アルコキシド法によるチタン酸鉛微粒子の合成とその誘電特性"Journal of the Ceramic Society of Japan. 106. 1012-1016 (1998)
• [文献書誌] Yoshihisa Saimoto et al.: "Correlation between Generated Shear Stress and Generated Permittivity for the Electrorheological Response for Colloidal Silica Suspensions"Journal of Colloid and Interface Science. 219. 135-143 (1999)
• [文献書誌] Shunchao Gu et al.: "Single Stage Polymerization Technique for Producing Monodisperse Micron-size Polymer Particles"Colloid and Surface A; Physiochemical and Engineering Aspects. 153. 209-213 (1999)