マイクロ構造制御による機能性新素材の開発に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452280
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 小山 清人 山形大学, 工学部, 教授 (60007218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 足立 和成 山形大学, 工学部, 講師 (00212514) ; 宗像 誠 山形大学, 工学部, 講師 (10183112) ; 高橋 幸司 山形大学, 工学部, 助教授 (00134023) ; 岩倉 賢次 山形大学, 工学部, 助教授 (50007019) ; 南川 慶二 山形大学, 工学部, 助手 (70250959)
• Keywords: マイクロ構造 / 流動構造 / 集束超音波 / 結晶化 / 射出成形 / エレクトロレオロジー / 強磁場 / EMR流体

Research Abstract

1.材料の流動・結晶化過程に対する超音波の放射
試料流体に強力超音波を放射できる装置を試作し、超音波による流動制御の基礎実験を行った。試料としてシリコーンオイルおよびエチレン/酢酸ビニル共重合体を用いた。平面波の超音波を放射して、有限領域中において試料を流動させることができる条件を詳細に調べた。また試料内部の音圧分布を測定し、これが流動挙動と密接に関連していることを明らかにした。また、収束超音波を用いた場合にも、水中に流動を発生させることができた。流動状態の可視化解析と音圧計測から、局所的に超音波流動を発生させるための基礎を確立した。今後は材料の成形工程でのマイクロミキシングへの応用を目指して、高温下で高粘度の高分子溶融体に局所的流動を発生させるための最適条件を検討する予定である。
2.超音波による試料の評価
試料断面の微細構造を超音波を用いた映像化によって評価するために、従来申請者らが開発してきた超音波映像システムの改良を行っている。本年度の研究により、点物体の画像を高解像度で瞬時に得ることが可能となった。今後はこれを発展させ、流動中の試料の物性を計測できるシステムの開発を目指す。流動制御との組み合わせによって、流動条件と微細構造との関連を調べることが可能になると期待できる。
3.電磁場による流動の制御
電場および磁場を流体に印加して流動挙動を測定できるシステムを設計、試作した。鉄粒子分散系流体がこれらの外場に応答して顕著な流動特性の変化を示すことを見いだし、このような流体をEMR流体と定義した。今後の課題としては、外場印加条件を変化させて流動を精密に制御する方法を検討すること、および流動特性変化のメカニズムを理論的に考察することが重要であると考えている。

Research Products

• [Publications] K.Minagawa: "A novel apparatus for rheological measurements of electro-magneto-rheological fluids." Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics. (in press).
• [Publications] 田中 克史: "エチレン・プロピレン共重合体/スチレン・マレイン酸共重合体ブレンド系融体の一軸伸長流動" 繊維学会誌. 50. 1-6 (1994)
• [Publications] Y.Murata: "Design of an acoustical imaging operator based on the singular value decomposition method." Japanese Journal of Applied Physics. (in press).
• [Publications] K.Koyama: "Yield process of electrotheological fluid with polyaniline particle." Proceedings of 4th International Conference on ER fluid. (in press).