イオン駆動液体モーターの研究

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交付申請書に記載のように,本年度は油相を液滴(懸滴)として水相中に形成させ油水界面に電位差を印可することで発生する界面の運動を観察した。水相中に2族元素のカチオンだけを用い,油相中にジ2エチルヘキシル燐酸DEHPAを用いた。カチオンがMg^<2+>,Sr^<2+>,Ba^<2+>のときは,印可電位差に応じた界面張力と釣り合う液滴形状への単調な変化が見られただけであったが,Ca^<2+>を含むときには印可電位差での界面張力に釣り合う形状から,パルス的に滴形状が長くのびる(界面張力が下がる)変形が発生した。この変形は繰り返し発生した。液滴内には顕著な対流は認められず,これは,界面へDEHPAが吸着しカチオンと反応し脱着する速度過程に,(流体力学的原因ではない)不安定性が存在することを示している。上記の水相にトリメチルステアリルアンモニウムクロリドを加えた系では,ガラス面で油水接触線の自発運動が発生し,電位差でその挙動が変化することは昨年度実績報告書に記載の通りであるが,本年度は,交付申請書に記載のようにこの機構を検討した。その結果,接触線運動が発生する電位差には閾値が存在し,その閾値はDEHPA濃度が低いときにのみ2属元素のカチオン種に依存することが明らかとなった。このイオン種依存性の原因を検討し,油相中でイオン化したDEHPAの濃度が水相中のカチオン種によって異なることが原因であることがわかった。Ba^<2+>やSr^<2+>では,油相中でイオン化したDEHPAが多く,その結果低い閾値で接触線運動が発生する。Mg^<2+>ではその逆である。これらの結果は,申請課題であるイオン駆動液体モーターが実現していることを意味している。