慶大 澤田研究室：磁性流体を駆使した高精度の制御装置の開発に挑む

澤田研究室では、磁気機能性流体の基礎研究およびその応用開発に取り組んでいます。1960年代、宇宙での燃料運搬を円滑に行うため、NASAによって磁性流体は開発されました。当時は実用までに至らなかったものの、その類い稀な性質は、あらゆる可能性を秘めているとして非常に注目されてきました。

Q「磁性流体を暖めるとですね普通暖かい流体が上に行くんですけども、強い磁場を与えると重力が下向きじゃなくて、磁石の上にですね容器の上にですね置くと、重力の反対方向に磁場がかかりますので、あたかも重力より上に働くようになるんです。そうすると暖かい流体は下に行くんですね。あたかも重力の方向が逆転した現象を再現できる、そういうので自然対流を磁場を使って制御しようかと。非常に面白い現象があると言う事で、その後いろんな研究者が研究を続けていると言う事です。」

磁性流体は内部にナノサイズの磁性体の微粒子を含んでいます。これに磁場をかけると、内部の微粒子が数珠のように固まって磁力線の方向に並びます。これを「クラスター」と呼び、磁性微粒子が暗褐色のためにその内部調査は困難とされてきました。そこで澤田研究室では、従来の光による解析ではなく、超音波を当てることで、その音速や減衰係数などの測定から、クラスター構造の解析を可能にしました。

Q「流体自体が黒い液体な物ですから、通常目で見る事はできないんです。流体の流れを見る為には、レーザーとか空気であれば煙とか使うんですが、これは真っ黒な物でできないとゆうことで一つの手として顕微鏡で、薄くして下から光線を当てて、粒子がいますがそれの散乱光が生じるんですね、その散乱光をとらえて見ようという試みをやっている訳なんです。」

現在、高層ビルの屋上などには、地震でビルが揺れた時のスロッシングを吸収するための水槽が置かれています。しかし水は、振動周波数が合わないと逆に振動が増してしまうというデメリットがあります。もしこれに磁性流体を応用すれば、重力に加えて磁力が加わるので、より高精度な制振装置の開発が期待できるのです。そして現在、澤田研究室では、磁性流体よりもさらに強い磁性を持つMR流体の応用研究にも取り組んでいます。

Q「ちょっと今磁性流体ではなくMR流体といのもあるんですね。それはあの、一個のサイズがナノサイズじゃなくて、マイクロサイズなので大きいんですね。そうすると磁場に対する反応が非常に顕著になってパワーがでるんですね。瞬間的なブレーキみたいに、あたかも液体が個体になったように振る舞うんです。ですから、アプリケーション、つまり抵抗になるということなんです。」

こうした基礎研究は、今日の制御装置の設計開発に役立てられています。そして澤田研究室は、これからも磁気機能性流体の可能性を開拓し、より安全な社会を築きたいと考えています。