研究課題
電場を印加すると固化し、除去すると再び可逆的に流動化する流体をエレクトロレオロジー(ER)流体と呼ぶ。また、絶縁性液体に高電場を印加すると、流体内部に二次的な循環流が発生することがあり、これを電気流体力学(EHD)効果と呼ぶ。本研究は、この2つの現象を応用して、液体モータやマイクロポンプなどソフトマシンを構築するために必要な新規流体デバイスの設計基盤を確立することにある。1.電場によるER流体の固化は基本的には粒子の誘電分極に起因するものであるが、粒子内部構造および表面の不均一性が重要な要因となる。単独ではER効果を示さないポリビニルアルコールとポリエチレングリコールを溶融して調製したブレンド粒子をシリコーンオイルに分散した不均一流体系においてER効果が発現することを見いだした。これはER粒子設計法に関する新しい手法を提供するものである。2.昨年度の研究で、針状粒子分散系のER効果においては、静置下より振動せん断下で電場を印加した方が顕著なER効果が発現することを見出し、針状粒子が形成する鎖構造の密度が流体力学的相互作用より増大したためと推論したが、顕微鏡観察によりこのメカニズムの妥当性を確認した。3.絶縁性液体に直流の高電圧を印加すると、液体内部にジェット流が生じ、高速の循環流が発生することが知られているが、このジェット流を水中で発生させることに成功した。これを応用して水に高電圧を印加しただけで作動する液体モータを開発した。さらに水をノズルから噴射できるインクジェットデバイスを開発した。これらデバイスの性能について検討し、メチルアルコールやエチルアルコールでも作動することを確認した。
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