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2014 年度 実績報告書

ヘマタイト粒子サスペンションの特異的機能性発現現象の解明とその制御法の構築

研究課題

研究課題/領域番号 23360049
研究機関秋田県立大学

研究代表者

佐藤 明  秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (50211941)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワード磁性粒子サスペンション / レオロジー / 逆磁気粘性効果 / ヘマタイト粒子 / 配向分布関数 / 粘度 / 単純せん断流 / ブラウン動力学法
研究実績の概要

平成26年度の本研究の主たる目的は、昨年度までに開発したスピンドル状ヘマタイト粒子の調製法のノウハウを駆使してさらなる調製法の拡張改善を試みるとともに、スピンドル状ヘマタイト粒子サスペンションを対象に、ブラウン動力学法による分子シミュレーションを駆使して、磁気粘性効果の詳細な検討を行うことであった。ヘマタイト粒子の調製法の改善に関する実験的な研究により、エージングなどのファクターと針状ヘマタイト粒子のアスペクト比との関係を広範囲に検討した結果、所望の特性を有する針状粒子の創製に関するノウハウを構築することに成功した。現在このようなヘマタイト粒子をグリセリン水溶液に分散させたサスペンションを調製し、逆磁気粘性効果の洗練された制御法のさらなる構築に精力的にチャレンジしている段階である。ブラウン動力学シミュレーションより、棒状粒子の通常の並進および回転のブラウン運動に加えて、スピン回転ブラウン運動を考慮したブラウン動力学法による分子シミュレーションを駆使して、粒子の凝集構造ならびに配向分布に及ぼす逆磁気粘性効果への影響を詳細に検討し、制御法に関する重要な知見を得ることに成功した。この研究においては、逆磁気粘性効果の特性をより深く議論するために、磁場と磁気モーメントの相互作用による粘度成分、粒子間磁気力に基づく力およびトルクに起因する粘度成分に分解して、その寄与の大きさを詳細に解明した。本研究は、さらなる効果的な制御技術の構築を目指して研究を推進している段階である。さらには、次に応用が非常に有望な扁平ヘマタイト粒子分散系に拡張し、凝集構造の相転移現象と(逆)磁気粘性効果との関係の解明を行うべく研究計画を作成している段階である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (7件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Application of the hybrid-type method of Brownian dynamics and lattice Boltzmann to magnetic particle suspensions2015

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 2 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1299/mej.14-00506

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Brownian Dynamics Simulations with Spin Brownian Motion on the Negative Magneto-Rheological Effect of a Rod-like Hematite Particle Suspension2015

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 雑誌名

      Molecular Physics

      巻: 113 ページ: 656- 670

    • DOI

      10.1080/00268976.2014.968647

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On the Behavior of an Oblate Spheroidal Hematite Particle in a Simple Shear Flow under a Uniform Magnetic Field Applied in the Flow Direction2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A. and Yokoyama, H.
    • 雑誌名

      Colloid and Polymer Science

      巻: 292 ページ: 935-944

    • DOI

      DOI: 10.1007/s00396-013-3139-y

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical Analysis on the Orientational Characteristics and Rheological Properties of a Rod-like Hematite Particle Suspension in a Simple Shear Flow2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A. and Sakuda, Y.
    • 雑誌名

      Colloids and Surfaces A

      巻: 460 ページ: 473-482

    • DOI

      10.1016/j.colsurfa.2014.03.031

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On Aggregate Structures in a Rod-like Hematite Particle Suspension by Means of Brownian Dynamics Simulations2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 雑誌名

      Molecular Physics

      巻: 112 ページ: 2122-2137

    • DOI

      10.1080/00268976.2014.888101

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Application of the Brownian Dynamics Method to a Rod-like Hematite Particle Dispersion2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 雑誌名

      Molecular Physics

      巻: 112 ページ: 1002-1011

    • DOI

      10.1080/00268976.2013.826393

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] An Experimental Study for Clarifying the Mechanism of a Microjet in an Electro-Conjugate Fluid2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 学会等名
      ASME 2014 International Mechanical Engineering Congress & Exposition (IMECE2014)
    • 発表場所
      Montreal, Canada
    • 年月日
      2014-11-14 – 2014-11-20
  • [学会発表] 電界共役流体のマイクロ・ジェット発生メカニズム解明のための可視化実験2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤 明, 白井 哲志
    • 学会等名
      日本機械学会 第92期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      富山県, 富山市
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
  • [学会発表] ディスク状ヘマタイト粒子分散系の配向分布と磁気粘性効果に関するブラウン動力学シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤 明
    • 学会等名
      日本機械学会 第92期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      富山県, 富山市
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
  • [学会発表] Verlet アルゴリズムによるホバリング型小型飛翔体の飛行解析と姿勢制御に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      土屋 優, 佐藤 明
    • 学会等名
      日本機械学会 第92期流体工学部門講演会
    • 発表場所
      富山県, 富山市
    • 年月日
      2014-10-25 – 2014-10-26
  • [学会発表] On the Negative Magneto-Rheological Effect of a Rod-like Hematite Particle Suspension by means of Brownian Dynamics Simulations2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 学会等名
      The Society of Rheology 86th Annual Meeting
    • 発表場所
      Philadelphia, U.S.A.
    • 年月日
      2014-10-05 – 2014-10-09
  • [学会発表] On the Hybrid-Type Method of Brownian Dynamics and Lattice Boltzmann for a Magnetic Colloidal Suspension2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 学会等名
      10th European Fluid Mechanics Conference (EFMC10)
    • 発表場所
      Copenhagen, Denmark
    • 年月日
      2014-09-14 – 2014-09-18
  • [学会発表] Brownian Dynamics Simulations on the Orientational Distribution and the Rheological Properties of a Suspension Composed of Disk-Like Hematite Particles2014

    • 著者名/発表者名
      Satoh, A.
    • 学会等名
      The 28th Conference of the European Colloid and Interface Society (ECIS2014)
    • 発表場所
      Limassol, Cyprus
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-12
  • [図書] 「Brown動力学」, 「粉体工学ハンドブック」2014

    • 著者名/発表者名
      佐藤 明
    • 総ページ数
      735
    • 出版者
      朝倉書店
  • [備考] 環境ミクロ流体科学研究グループ

    • URL

      http://www.akita-pu.ac.jp/system/mise/thermal_fluid/mole_sim/cm_j.htm

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公開日: 2016-06-10  

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