磁気粘性流体の粘度可変制御による衝撃吸収性能の最適化

これまで、物体が磁気粘性流体に高速衝突した際の圧力波伝播挙動に着目して研究を実施し、磁場印加時に形成される鎖状構造が圧力波伝播挙動に影響を与えることが示唆された。しかし、磁気粘性流体は黒色の不透明流体であるため、その内部鎖状構造を観察することは非常に困難であるため詳細を検討することが困難であった。そこで、低粒子濃度の磁気粘性流体を用い、形成される鎖状構造をデジタルマイクロスコープで観察し、印加する磁場強度と強磁性体粒子の粒子濃度が鎖状構造の形成に与える影響を調査した。その結果、強磁性体粒子は磁場印加方向に櫛目状に整列し、磁場強度の増加または粒子濃度の増加に伴い長く、太くなることが確認された。また、3 vol%以上の粒子濃度の磁気粘性流体では、磁場印加方向に強磁性体粒子が整列しているものの、粒子が網目状に絡み合い流体中が粒子で埋め尽くされることが確認された。次に、磁気粘性流体に対し、指向性の高い超音波を入射する実験を行い、超音波伝播挙動に及ぼす鎖状構造の影響を調査した。その結果、超音波の進行方向に対して平行に磁場を印加した場合は、印加する磁場の増加に伴い、超音波伝播速度が上昇することが確認された。一方、垂直に磁場を印加した場合は、磁場の増加による超音波伝播速度の上昇は確認されず、鎖状構造が影響を与えないことが示唆された。今年度得られた結果は、衝撃エネルギー吸収性能を最適化する際の印加磁場強度および粒子濃度の制御に関する有益な知見となる。

これまで、物体が磁気粘性流体に高速衝突した際の圧力波伝播挙動に着目して研究を実施し、磁場印加時に形成される鎖状構造が圧力波伝播挙動に影響を与えることが示唆された。しかし、磁気粘性流体は黒色の不透明流体であるため、その内部鎖状構造を観察することは非常に困難であるため詳細を検討することが困難であった。そこで、低粒子濃度の磁気粘性流体を用い、形成される鎖状構造をデジタルマイクロスコープで観察し、印加する磁場強度と強磁性体粒子の粒子濃度が鎖状構造の形成に与える影響を調査した。その結果、強磁性体粒子は磁場印加方向に櫛目状に整列し、磁場強度の増加または粒子濃度の増加に伴い長く、太くなることが確認された。また、3 vol%以上の粒子濃度の磁気粘性流体では、磁場印加方向に強磁性体粒子が整列しているものの、粒子が網目状に絡み合い流体中が粒子で埋め尽くされることが確認された。次に、磁気粘性流体に対し、指向性の高い超音波を入射する実験を行い、超音波伝播挙動に及ぼす鎖状構造の影響を調査した。その結果、超音波の進行方向に対して平行に磁場を印加した場合は、印加する磁場の増加に伴い、超音波伝播速度が上昇することが確認された。一方、垂直に磁場を印加した場合は、磁場の増加による超音波伝播速度の上昇は確認されず、鎖状構造が影響を与えないことが示唆された。今年度得られた結果は、衝撃エネルギー吸収性能を最適化する際の印加磁場強度および粒子濃度の制御に関する有益な知見となる。