2013 Fiscal Year Research-status Report
光と音による印加磁場下の磁気機能性ナノ流体の物性計測と内部構造変化が及ぼす影響
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25820049
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
本澤 政明 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50516185)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 磁気機能性ナノ流体 / 磁性流体 / 物性計測 / 強制レイリー散乱法 / UVP / 超音波伝播特性 |
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| Research Abstract |
外部環境に応答してその性質が変化する流体を機能性流体といい，取り分け磁場に応答する流体を磁気機能性流体という．本研究では，磁気機能性流体の一種で内部に10nm程度の強磁性微粒子を分散させた磁気機能性ナノ流体（磁性流体）を取り上げ，光と音を用いた非接触，非侵襲による熱物性やレオロジー特性の計測を行い，磁場印加による流体内部構造の変化と物性変化の相関性を精査することを目的とする．近年，多くの研究者が磁気機能性ナノ流体の製作，研究を行っている(例えば，L. S. Sundar et al., Exp. Therm. and Fluid Sci., 37(2012) 65-71.)が，本研究では磁気機能性ナノ流体として市販の磁性流体を用いて研究を実施した．本年度は，実施計画に基づき実験装置の製作，予備実験，物性計測を行い，以下に記すような結果が得られている．
（１）強制レイリー散乱法による熱拡散率の計測：光学系の構築，予備実験，予備実験に基づく改良を進めた．水の熱拡散率については比較的精度よく求めることが出来るようになり，磁性流体の熱拡散率の測定も実施し，ばらつきは大きいものの測定には成功した．磁場印加下の計測も実施しており，磁場印加後の熱拡散率の経時変化を捉えつつある．
（２）UVP+PD法によるレオロジー特性の計測：本年度は，現所有の矩形管を用いて，様々な磁場印加状況下における速度分布の変化をUVPで計測し，これと併せて差圧や伝熱の計測を行うことで，物性や伝熱特性の磁場印加方向の依存性について調べた．様々な磁場印加条件による速度分布変化が捉えられ，差圧のデータと併せてレオロジー変化の解析法を検討中である．
（３）超音波伝播特性による内部構造解析：パルサー/レシーバーによる音速計測装置と両側に振動子を取り付けた試験セルによる音速測定装置の2種類の実験装置の製作を行っている．
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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
現段階では，最も困難と考えていた強制レイリー散乱法による熱拡散の計測について，実施計画通り，装置の製作，水による計測が完了し，次年度実施予定であった磁気機能性ナノ流体の熱拡散の計測，磁場印加による変化の計測にも踏み込むことができ，良好な計測結果が得られている．また，当初の実施計画通りUVPによる流速分布，差圧の計測も実施できており，概ね順調に研究が進展している．超音波伝播特性の計測装置の製作に関しては装置製作が完了せず，現在も製作中であり，こちらに関しては実施計画よりやや遅れている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，強制レイリー散乱法によって様々な磁場印加条件のもと，磁気機能性ナノ流体の熱拡散の計測を実施し，物性の磁場印加による経時変化，磁場増減によるヒステリシス，異方性を詳細に捉える予定である．さらに超音波伝播特性の実験装置が完成次第，超音波伝播特性の計測を行い，内部粒子の磁場印加による内部構造変化に対する応答性を調べ，熱物性の計測結果と比較することで内部構造変化と物性変化の相関性を検討する予定である．また，レオロジー計測については，矩形管から円管やミニチャネルへ実験流路の変更を加え，レオロジー特性の磁場印加方向依存性について実験を行い，議論を進める予定である．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
今年度は，主に光学系の実験装置の製作に使用し，他の実験については現在所有の実験装置，センサーで事足りたために試験流路や高額なセンサーの購入が必要なく，レンズやミラーといった光学部品などの消耗品の購入，小額の実験装置改修に充てた．また，海外出張を行わなかったため旅費も国内旅費の使用にとどまり，次年度に繰り越すこととした．
次年度にはレオロジー計測のための試験流路，微差圧測定センサーを購入予定である．その他，研究実施計画に基づき，研究を遂行し，必要に応じて磁気機能性ナノ流体，光学機器，センサー，流路部品等の消耗品を購入する予定である．また，国内外の会議に参加し，研究成果を発表する予定で，旅費や論文投稿料として研究費を使用する予定である．
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