吸水性ポリマーを利用した計測

 

多孔体内部及び界面部における流動や,多孔体近辺において物質が拡散していく様子を計測する実験を行っています.透明な素材を利用して多孔体のモデルを作製することによって,多孔体内部の流動を計測します.

吸水性ポリマー

吸水性ポリマーは,自重の数百倍の水を吸収する高分子です.安価であり,消臭ビーズや紙おむつなど,身の回りでも広く利用されています.

  • 吸水後は透明度が高く,屈折率が水と同等になる
  • 染料を混合した水を吸収させられる

といった性質を利用することで,実験に利用しています.

PIV

PIV (Particle Image Velocimetry) という計測手法を利用して流動の計測を行っています.以下のような手順で行われます.

  1. 作動流体に粒子を混ぜる
  2. レーザーシートを照射し,粒子を可視化・撮影する
  3. 画像を解析し,速度分布を算出する

 

内部計測

作動流体と物体の屈折率を一致させることで,透明な物体を透過した像の歪みを取り除く手法を「インデックスマッチング」といいます.この手法を利用することで,多孔体モデル内部の,鮮明で歪みの小さいトレーサ粒子像をとらえることが可能となるため,高精度な計測が実現できます.

吸水性ポリマーのみ 吸水性ポリマーと水

濃度拡散計測

吸水性ポリマーにあらかじめ蛍光塗料を吸収させておくことによって,蛍光塗料が外部に染み出し,拡散していく様子を計測する手法の確立を行っています.

対流によって物質が拡散していく様子は,対流によって熱がどのように拡散しているかを知る手がかりとなります.この計測手法を確立することによって,多孔体の内部及び界面部での流動に関する知見をさらに深めることができるようになります.

PIV と同時計測を行うことを目標としています.