磁性コロイド溶液の表面形態形成と無動誘起相転移

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本研究計画では、強磁性微粒子を媒体に懸濁させたコロイド溶鹸に発生する界面不安定現象の発生機構と重力の役割の解明、さらには、微小重力条件における界面不安定現象の発生および申請者らが初めて見いだした重力条件の変化により無重力誘起相転移現象を研究することを目的とした。具体的には、フエライト微粒子をケロシン媒体に懸濁させた磁性コロイド溶液に永久磁石を近づけると突起スパイクが発生する。この突起発生現象を磁場強さ、磁性流体界面およびスパイク発生の界面状況を磁性コロイド溶液上部に空気、水などを配置することにより変化させた。さらに、重力条件を変化させるための微小重力実験としては、以前に実施した土岐の落下塔を使用した微小重力実験の実験結果と比較した。この結果、界面張力の変化により、スパイク形態は著しく変化し、極細スパイクの形成が可能であること、逆に、無重力条件では、磁場強度の増大により、巨大スパイクの発生が可能であることなどが判明した。これらについては工業的な応用も考えられて、フランス研究者との議論を開始している。一方、スパイク配列自体は、同一条件でも配列形態に差異が見られることがあることが判明した。このことは、強磁性物質に固有のヒステリシス現象というよりは、スパイクを考慮した自由エネルギー局面が多重近接構造をとっているためと推定された。さらに、このスパイク形態はスパイク発生の臨界磁場以上の有効磁場面積にも依存し、従来の二次元平面系の解析が不十分で、少数有限系の解析が必要であることが判明し、現在、これらの点を考慮した電磁流体解析を検討中である。今後、この現象の応用および新たな磁性コロイド溶液の創製へ向けて検討を進める。