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2015 年度 実施状況報告書

高分子固体の実使用条件下における粘弾性を正確に測定する装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 15K05881
研究機関関西大学

研究代表者

小金沢 新治  関西大学, システム理工学部, 准教授 (60634681)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード粘弾性体 / 高周波粘弾性 / せん断型測定法
研究実績の概要

平成27年度は、研究の基礎となるせん断型粘弾性測定装置を設計し、試作・評価を行った。両面テープNW-10Sを粘弾性体として用いて測定装置の評価を行った結果、固有振動数24.2kHz(目標 >5kHz)、320mAで発生力1.2N、振幅10.5μm(目標はそれぞれ >1N, >10μm)と、いずれも目標を超える特性が得られた。また、測定サンプルの大きさは20mm×20mmであり、設計による装置の耐荷重は10N以上であることから、与加圧力0.025MPaが可能である。従って、全ての仕様を満たす設計ができた。
計画外の成果として、測定した周波数応答関数と可動部質量を用いて高周波数領域の粘弾性特性をさらに高精度に求める手法を提案した。また、その手法によって得られる値に含まれる誤差要因とその影響度合いについて定量的に見積もった。提案手法では固有振動数まで、10%以下の誤差で粘弾性特性を見積もれる見込みであることを明らかにした。
本研究実績の一部は、昨年12月に日本機械学会の協賛によりタイで開催された国際会議で発表した。論文は現時点で査読中である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成27年度の研究計画のとおり、せん断型高周波粘弾性測定器の設計・試作・評価を行った。測定装置の評価を行った結果、固有振動数24.2kHz、320mAで発生力1.2N、振幅10.5μmと、いずれも目標を超える特性が得られた。
また、さらに高周波数領域まで粘弾性を見積もる手法として、周波数応答関数と測定器の可動部質量から計算によって求める方法を提案するとともに、その誤差要因について定量的に見積もった。

今後の研究の推進方策

粘弾性体のせん断変形に由来する25kHzの固有振動数よりも低い周波数で、僅かながら支持系の固有振動のピークが見られ、これが特性の推定に悪影響を及ぼしていた。そこで、まずこの支持系の固有振動モードの影響を改善すべく、再設計と試作・評価を行う。有限要素法による解析では、期待する結果が得られる見込みである。
その後、当初の計画に従って、引張・圧縮型試験機の検討並びに、高温高湿環境下における測定チャンバーの設計を行う。

次年度使用額が生じた理由

測定器の駆動源として用いるコイルの試作に関して、予算を超過するメーカしか見つからなかったため、今回の試作は自作に切り替えた。このため未使用予算が発生した。

次年度使用額の使用計画

平成28年度は信頼性の高い部品を調達するために、加工精度の必要な部品についてはコイルを含め試作メーカに手配する予定。
6月には、ヨーロッパ精密工学会(EUSPEN)において成果の発表を行う。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 粘弾性を正確に測定する装置の開発2016

    • 著者名/発表者名
      勝田佑太
    • 学会等名
      日本機械学会関西学生会学生員研究発表講演会
    • 発表場所
      大阪電気通信大学(大阪)
    • 年月日
      2016-03-10
  • [学会発表] Development of equipment for direct measurement of viscoelastic characteristics in high-frequency range2015

    • 著者名/発表者名
      Shinji Koganezawa
    • 学会等名
      The 6th TSME International Conference on Mechanical Engineering
    • 発表場所
      Hua-Hin, Thiland
    • 年月日
      2015-12-16 – 2015-12-18
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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