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2021 年度 実績報告書

磁性コロイドの外場応答ジャミング・ライク転移と硬軟プログラミング材料の創製

研究課題

研究課題/領域番号 21H01637
研究機関大阪大学

研究代表者

阿部 浩也  大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)

研究分担者 名嘉 節  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主席研究員 (30344089)
鈴木 義和  筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40357281)
佐藤 和好  群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (40437299)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード磁性粒子 / コロイド / 粒子合成
研究実績の概要

硬さと柔らかさの両方を兼ね備え、状況に応じて硬軟が等温可逆的に変化する材料は人間共存型ロボットをはじめとして様々な応用が期待される。この候補材料として、磁性粒子を機能発現の要素とする濃厚系磁性コロイドの開発に取り組む。この磁性コロイドは無磁場下では流動性を示し「柔らかさ」を呈する。一方、磁場を印加すると磁性粒子が一斉に磁場の向きに配列しようとするが、粒子濃度が高いため粒子同士が絡み合って動けなくなり、磁性コロイドが固化する(ここではこの現象をジャミング・ライク転移という)。このときの「硬さ」は粒子濃度や磁場強度に加えて粒子形状などに依存する。これらのパラメータと「硬さ」との関係を明らかにするとともに、人が感じる硬軟をプログラムできる材料の創製を目指す。本年度は磁性コロイドに用いる磁性粒子の合成を行った。具体的には多面体マグネタイト粒子の合成に取り組み、合成条件がマグネタイト粒子の形状に及ぼす影響を調べた。その結果、反応速度を変化することにより、球状、8面体、20面体、50面体のマグネタイト粒子が合成された。これらのマグネタイト粒子のサイズはほぼ1マイクロメートルであった。この方法の特徴は従来から使用されている界面活性剤などの有機助剤を一切使用せずに形状制御した点である。また、合成条件により、粒子サイズの制御も実現できた。さらに、磁性コロイド作製に必要な量(少なくとも50g/バッチ)を合成できる条件も見出した。

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

磁性粒子の形態制御および合成法の効率化の課題に取り組んだ。固体前駆体からの溶解と還元析出というシンプルな方法論により、4つの多面体マグネタイトおよび磁性コロイド作製に必要な量が得られる合成条件を見出したことから、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

次年度は本年度に合成したマグネタイト磁性粒子を用いて、磁性コロイドの作製およびジャミング・ライク転移に関する実験を行う。コロイド化学的知見に基づいて、磁性粒子を高濃度に分散した磁性コロイドを調製し、各種実験を行う予定である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Low-temperature synthesis of high-entropy (Mg0.2Co0.2Ni0.2Cu0.2Zn0.2)O nanoparticles via polyol process2022

    • 著者名/発表者名
      F.Li, G-J.Zhang, H.Abe
    • 雑誌名

      Open Ceramics

      巻: 9 ページ: 100223-1

    • DOI

      10.1016/j.oceram.2022.100223

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of transition metal oxides addition on the color tone of Bi4V2O11-based red pigments2022

    • 著者名/発表者名
      T.NAKAJIMA, H.ABE, Y.SUZUKI
    • 雑誌名

      Journal of the Ceramic Society of Japan

      巻: 130 ページ: 236-242

    • DOI

      10.2109/jcersj2.21151

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cluster glass transition and relaxation in the random spinel CoGa2O42021

    • 著者名/発表者名
      T.Naka, T.Nakane, S.Ishii, M.Nakayama, A.Ohmura, F.Ishikawa, A.de Visser, H. Abe, T. Uchikoshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 ページ: 224408-1

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.103.224408

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Facile Syntheses of Ceramics Nanoparticles for Direct Ink Writing2022

    • 著者名/発表者名
      H.Abe and F.Li
    • 学会等名
      46th International conference and exposition on advanced ceramics and composites
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 複合粒子アセンブリ―による多孔体の微構造制御とその機能2021

    • 著者名/発表者名
      阿部浩也
    • 学会等名
      第135回溶接学会・マイクロ接合研究委員会
    • 招待講演
  • [学会発表] Metal oxide nano/microparticles designed in modified polyol process and their applications2021

    • 著者名/発表者名
      H.Abe and F.Li
    • 学会等名
      International Conference on Materials and Systems for Sustainability (ICMaSS) 2021
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 分散系のレオロジー2021

    • 著者名/発表者名
      阿部浩也 (分担執筆)
    • 総ページ数
      436
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-731-2
  • [備考]

    • URL

      http://www.jwri.osaka-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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