| 研究課題/領域番号 |
20K04263
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
本澤 政明 静岡大学, 工学部, 准教授 (50516185)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 磁気機能性ナノ流体 / 磁性流体 / 磁性ナノロッド / 熱流動 / 伝熱促進 / 異方性 |
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| 研究実績の概要 |
粒径が10 ナノメートルほどの強磁性ナノ粒子を水やケロシンなどに安定分散させた流体は磁気機能性ナノ流体（一般には，「磁性流体」）と呼ばれる．磁気機能性ナノ流体では磁場印加によって容易に熱流動特性を変化できる特徴に加えて，内部ナノ粒子が磁場方向に配列することで磁場印加時に熱伝導率などの物性値が変化し，磁場方向に対して異方性が生じることが知られている．本研究では，内部粒子の配向性を積極利用することで，磁気機能性ナノ流体における磁場印加時の熱特性の向上・異方性強化，高度熱流動制御を目指している．具体的には，流体内部に棒状の磁性ナノロッドを添加した磁性ナノロッド分散型磁気機能性ナノ流体（以下，MNR-MFと呼ぶ）を調製し，流体内部の磁性ナノロッドを外部磁場により配向性を制御することで，MNF-MFの印加磁場下の熱物性向上・異方性強化，熱流動特性への磁場依存性・磁場印加方向によるナノロッド配向性の影響を調べる事を目的とする．本年度は研究実施初年度にあたり，実施計画に基づき研究を進め，以下に示すような結果が得られている．
（１）磁性ナノロッドの合成・MNR-MFの調整：磁性ナノロッド合成のシステムを構築し，磁性ナノロッド合成に成功した．TEM・XRDにより合成した磁性ナノロッドの成分分析，形状計測を行った．また，市販のアルミナナノワイヤを用いて，ナノワイヤの水への安定分散を試みたが，現状では時間が経過すると沈殿が見られ，安定分散は達成できていない．
（２）ミニチャネルにおける磁気機能性ナノ流体の熱流動特性：MNR-MFの熱流動計測に向けて，試験用のミニチャネル，実験流路を作成し，予備試験として水によって装置の校正を行った．次にMNR-MFの比較試験として，市販の磁気機能性ナノ流体（内部粒子が球形）によりミニチャネルにおける熱流動特性と磁場印加の影響を調べた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
先に記した通り，本年度は磁性ナノロッドの合成を行った．合成に必要な装置が一切ない状態からのスタートであったため，時間がかかると予想していたが，装置購入・磁性ナノロッド合成システム構築が滞りなく完了し，実際に磁性ナノロッドの合成に成功した．加えて，原材料の調合割合などを変化させたときの磁性ナノロッド形状の変化も調べられた．また，熱流動特性の試験でもミニチャネル・試験流路の作成・予備実験が完了し，市販の磁気機能性ナノ流体を用いて，熱流動特性の試験を行っている．以上から，研究は当初の計画以上に進展しているとした．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は，合成した磁性ナノロッドを用いて，水ベースのMNR-MFを調製し，熱流動特性試験，物性計測を実施する予定である．MNR-MF調整に先立ち，市販のアルミナナノワイヤによって分散手法を確立させ，磁性ナノロッドへ適用する．また，熱流動特性については，市販の磁気機能性ナノ流体を用いて，ミニチャネル流路で引き続き試験を行う．MNR-MFの調整が成功した後，同様の試験をMNR-MFで実施し，磁気機能性ナノ流体の試験結果と比較する．物性計測については，まず熱物性に焦点を絞り，磁場印加による変化と磁場方向に対する異方性を調べる予定である．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は，主に磁性ナノロッド合成システムの作成・磁性ナノロッドの原材料購入に助成金を使用した．合成システムは主に乾燥機，反応容器，遠心分離機，管状電気炉で構成される．各装置を購入し，自作でシステムを構築した．一方で，旅費については，今年度，学会がすべてオンラインになったため，発生しておらず，次年度使用額が生じている．次年度は，磁性ナノロッドの原材料購入に加えて，熱流動特性・物性測定に向けた実験装置の改修，センサー類の購入に助成金を充てる予定である．
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