2019 Fiscal Year Annual Research Report
磁性ナノクラスター流体のレオロジカルな刺激応答化とソフト・ロボティックスへの展開
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17H03404
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
阿部 浩也 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (50346136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊池 武士 大分大学, 理工学部, 教授 (10372137)
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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 磁性粒子 / 磁気粘性流体 / レオロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、新しい磁気粘性(MR)流体の開発に取り組む。MR流体とは磁性粒子が分散した流体材料であり、磁場強度に応じてレオロジー特性が可逆に変化する。MR流体のレオロジカルな刺激応答性は、人の力触感を伝える装置や人間共存型ロボットなどのソフト・ロボティックスに応用できると期待されている。この磁性粒子に求められる機能として、磁場下では磁場配向して粒子鎖を形成できること、一方無磁場に戻すと磁化が緩和して再分散できることである。本研究では、これらの条件を満足する粒子として磁性ナノ粒子が接合・集積した構造体（磁性ナノクラスター粒子）に着目し、その合成法の確立、流体化プロセス手法の開発、およびその応用等を進めている。
本年度は申請者らの2018年度の結果に基づいて、磁性ナノクラスター粒子の構造と磁気特性との関係を調べた。本研究の磁性ナノクラスター粒子はマグネタイトのナノ結晶が結晶学的方位を揃えて球状に集積したメソクリスタルである。このナノ結晶のサイズとナノクラスターのサイズを制御する手法を新たに開発し、マグネタイト磁性ナノクラスター粒子と磁気特性との関係を調べた。その結果、平均ナノ結晶サイズが10nm程度以下のマグネタイト磁性ナノクラスター粒子が超常磁性ライクな磁気特性を示すことを明らかにした。また、この超常磁性ライクな磁性ナノクラスター粒子の液中分散系にMR効果を観察した。次年度は、磁性ナノクラスターの形態制御を行うとともに、磁性ナノクラスター粒子のMR流体への応用並びに他の応用に向けた検討を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2018年度の研究成果に基づいて、磁性ナノクラスターの構造制御手法の開発を進めた。ナノクラスターを構成するナノ結晶のサイズを広範に制御できる手法を開発したこと、またそそ磁性特性を明らかにしたこと、さらに超常磁性を示す磁性ナノクラスターの液中分散系にMR効果を観察したことから、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに開発した粒子合成法（磁性ナノクラスターの大量合成、一次／二次構造制御）に加えて、同じ合成原理を用いて形状も制御する方法論を開発するとともに4年間の成果を学術的にまとめる。さらに、本研究で合成した磁性粒子のMR流体用としての可能性を明らかにする。さらに、本磁性粒子の応用の可能性を調べる。
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