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2007 年度 実績報告書

傾斜スケール磁気粒子流体の生体適合化による先進医工学への新展開

研究課題

研究課題/領域番号 18656055
研究機関東北大学

研究代表者

西山 秀哉  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20156128)

研究分担者 山家 智之  東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (70241578)
西條 芳文  東北大学, 加齢医学研究所, 准教授 (00292277)
高奈 秀匡  東北大学, 流体科学研究所, 助教 (40375118)
キーワード機能性流体 / 複雑流体 / MR流体 / レオロジー特性 / 磁気微粒子 / MRシール / 流動場制御 / 医工学応用
研究概要

工業用バルブや医療用シール等のMR流体流動システム設計のための基礎資料を提供することを目的として、磁場下にある最新の商用MR流体の詳細なレオロジー特性とオリジナルな可視化実験、圧力流れ場における矩形流路内流動構造の経時変化の実験解析、さらには、矩形流路内流量遮断特性から磁気機能性および流動制御特性を明らかにした。その結果、以下の結論を得た。
1.MR流体の流動曲線や降伏応力の再現性を確認するために、回転粘度計のMR流体試料と接触する回転スピンドルの頂角、円板ギャップ表面粗さによるレオロジー特性への影響を詳細に明らかにした。静的な降伏応力はずり速度が小さい場合、表面粗さがあると滑面に比して大きく、強磁場下でせん断力は平板ギャップが大きいと増加する。これは、棒状クラスター端面と回転スピンドル表面との摩擦力やすべりが影響していると考えられる。
2.圧力流れ場における流路内MR流体シールを破壊するためのピストン移動速度を0.5〜5mm/sに大きく変化させるために、平成18年度に製作したMRシールシステムを試作改良した。
3.磁場下でピストン駆動速度を変化させた場合のMR流体流路の最上流部、シール下端部の圧力の経時変化により、シール形成による流動遮断、シール崩壊および流動、さらには、シール再形成のシナリオをリアルタイムで明らかにした。いずれのピストン駆動速度においても、印加磁場強度の増加と共にシール耐圧が増加し、その増加率は印加磁場強度の二乗にほぼ比例する。また、ピストン駆動速度の増加に対しても、シール耐圧は著しく増加する。これは、ピストン駆動速度の増加に伴い、磁場作用近傍のシール上流部で強磁性微粒子密度が局所的に増加することにより、より強固なクラスターが形成されたためと考えられる。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Sealing Characteristics in MR Fluid Channel Flow Relating to Magneto-Rheological Properties2008

    • 著者名/発表者名
      Hideya Nishiyama
    • 雑誌名

      AIP Conference Proceedings, Complex Systems 982

      ページ: 592-597

    • 査読あり
  • [学会発表] Evaluation of Sealing Characteristics in Magneto-Rheological Fluid Channel Flow2007

    • 著者名/発表者名
      Kotoe Mizuki
    • 学会等名
      7th International Symposium on Advanced Fluid Information and 4th International Symposium on Transdisciplinary Fluid Integration (AFI/TFI-2007)
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2007-12-15
  • [学会発表] Evaluation of Sealing Characteristics in MR Fluid Channel Flow Relating to Magneto-Rheological Properties2007

    • 著者名/発表者名
      Hidemasa Takana
    • 学会等名
      4th International Conference on Flow Dynamics
    • 発表場所
      仙台国際センター
    • 年月日
      2007-09-26
  • [学会発表] MR流体のレオロジー特性と流動遮断性能2007

    • 著者名/発表者名
      水木 琴絵
    • 学会等名
      平成19年春季フルードパワーシステム講演会
    • 発表場所
      機械振興会館
    • 年月日
      2007-05-24
  • [備考]

    • URL

      http://www.ifs.tohoku.ac.jp/nishiyama-lab/japanese.html

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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