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理工学部HOME > 学問のすゝめ > 磁石で性質が変わる液体

学問のすゝめ

磁石で性質が変わる液体

澤田 達男 (機械工学科教授)

 水や空気はそれ自体特別の機能を持っていませんが、ここに紹介する磁性流体というのは、磁石にくっつく液体です。ビーカーに水を入れると水はビーカーの底から順に溜まっていきます。当然ですね。これは、重力が水に作用しているからですね。もし、ビーカーに磁性流体を入れて、ビーカーの下に磁石を持ってくると、磁石によって、さらに水はビーカーの底に引きつけられます。すなわち、水は重力と磁力の両方の力を受けます。これは、重力を見かけ上増やした事に対応します。

 それでは、磁石をビーカーの上に持っていくと、どうなるでしょうか。ビーカーの中の磁性流体は、磁石によって重力と逆の上方に引きつけられる力を受けます。つまり、見かけ上重力が減少した事になります。磁力の強さが重力と同程度になると、磁性流体中で無重力に近い状態を作り出すことができます。地球上で、無重力に近い状態を再現できるわけです。

 磁性流体の中には、非常に小さな磁性体の微粒子が含まれています。平均直径は約10ナノメートルです。磁性流体に磁場を作用させるとどうなるかを示したのが左の3枚の図です。これらは、顕微鏡写真です。図1は磁場を作用させた直後です。何も見えませんね。時間が経過すると共に、図2→図3に示すような、細い構造物が生じてきます。これは、内部の磁性体微粒子の塊が、磁場の方向に並んで、鎖のような構造を作ったからです。液体の内部にこのような別の構造物が生じると、液体の性質も大きく変化します。私は、このような、磁場や電場によって様々な性質を発揮する流体に興味を覚え、研究を行っています。

 さて、大学の研究室には学部生から大学院生まで若い仲間がいます。研究を共に行い、時には遊びに行ったりして、一生続く固い絆が生まれます。研究を行うと、学会でその成果を発表します。図4は、2008年8月下旬にドイツで開催された国際会議で大学院生(インドネシアからの留学生)がポスター発表し、100名近くの世界中の参加者の中から表彰された時の写真です。図5は研究室でスキーに行った時の写真です。サングラスをしているのが私です。

 研究は世界的レベルで行い、遊ぶ時は学生と同様に思いっきり遊ぶ、というのが私のモットーです。このHPを見て下さる高校生の方も多いと思います。勉強と遊びにメリハリをつけて、有意義な学生生活を送って下さい。

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