感温磁性流体を含有した蛍光マイクロカプセル溶液の作製と2次元流れ場の可視化

摘要

磁性流体は，磁場に反応する性質を有し，様々な分野で応用される．例として粘度が磁場によって変化する特性を活かしたダンパやアクチュエータ，シール材，生体内薬物伝搬物質などが挙げられる．中でも磁化の温度依存性を有する感温磁性流体は熱分野で多く応用されており，外部駆動力のいらないエネルギー輸送や電子機器の冷却に利用可能である．磁性流体は，磁場の供給により溶質の強磁性微粒子同士が凝集しクラスタを形成することが明らかになっており，このクラスタが流動特性に影響を与えると考えられている．佐藤らはcluster-movingモンテカルロ法を用いたシミュレーションによって凝集構造の粒子間力および磁場強度の依存性を調査している．麓らは，磁場領域における感温磁性流体の流動様相を可視化し，無磁場時と比較して流動特性が異なることを明らかにした．しかしながら，磁性流体中の強磁性粒子は黒色かつ微細であるため，粒子個々の可視化が困難であり，凝集現象および磁場供給時の流動特性の詳細な理解はされていない．そこで本研究では，感温磁性流体を含hだマイクロカプセルを合成し，顕微鏡を用いて磁場供給時におけるカプセルの挙動観察を行った．マイクロカプセルは磁性流体粒子と比較して粒子径が大きくなり光学顕微鏡での観察が可能である．また壁材に蛍光染料を混ぜることで蛍光観察も可能となる．これによりマイクロカプセル内に強磁性粒子を含有させることで磁場供給時における強磁性粒子の挙動が観察可能になると考えられる．本報告では，合成した分散液の流れ場の観察結果と粒子画像流速測定法（PIV）によって得られた速度場の計測結果を報告する．