Numerical simulations were performed on the structure formation of magnetic particles under a magnetic field for the development of anisotropic materials. In this study, we investigated the unsteady formation process of chain-like clus-ters and its characteristics in solvent-dispersed magnetic particles with diameters on the order of micrometers under the magnetic field. The non-dimensional boundary area (NBA) was used to evaluate the formation process of the structure with multiple particle sizes and particle volume concentrations. The structure formed by the magnetic particles did not depend on the particle size, but on the particle volume concentration. When the particle volume concentration φ = 5 vol%, the chain-like clusters were almost one chain and a repulsive force acted between the chains, without the for-mation of bundles. However, when φ = 10 vol% or more, a bundle structure was formed in which multiple chain-like clusters were in contact. In the process of the structure formation by magnetic particles, when a magnetic field was first applied, a single particle rotated while orientating the magnetic moment in the direction of the applied magnetic field. The particles then bonded together to form chain-like clusters. This suggests that the rotation time constant was much shorter than the time constant of the chain cluster formation. This simulation was based on SNAP-L, which uses the discrete element method (DEM), and was calculated by giving magnetic properties to the particles and applying a mag-netic field. We are currently researching the rheological properties of MR fluid under an applied magnetic field based on SNAP-F, which considers particle–fluid interactions. For SNAP (Structure of NAno Particles), please refer to the SNAP Research Group website (https://www.product-innovation.or.jp/snap/whats_snap.html).Keywords : Magnetic particle, Chain-like cluster, Anisotropic material, Numerical simulationTsutomu ANDO, Daisuke KATAYAMA, Noriyuki HIROTA, Osamu KOIKE, Rei TATSUMI, and Masafumi YAMATO 異方性材料開発に向けた磁場下での磁性粒子の構造形成について数値シミュレーションを行った。本研究では，溶媒中に分散された直径マイクロメートルオーダーの磁性粒子を対象にして，磁場印加時に磁性粒子が形成する鎖状クラスターの構造形成の非定常過程とその特徴を調べた。本研究では，Non-Dimensional Boundary Area (NBA) を使用して，複数の粒子径と粒子体積濃度で構造が形成されるプロセスを評価した。磁性粒子が形成する構造は粒子径には依存せず，粒子体積濃度に依存する。粒子体積濃度φ=5 Vol%の場合，鎖状クラスターはほぼ１本の鎖でチェーン間に斥力が働き，束ができていない。しかし，φ=10 Vol% 以上の場合，複数の鎖状クラスターが接触した束構造が形成された。磁性粒子による構造形成過程では，まず磁場を印加すると印加磁場の方向に磁気モーメントを向けながら，単一粒子が自転する。その後粒子同士が結合し，鎖状のクラスターが形成される。このことから，自転の時定数が鎖状クラスター形成の時定数より極端に短い。 本シミュレーションは離散要素法(DEM)を使用したSNAP-L をベースにして，粒子に磁性を持たせ，磁場を印加して計算した。現在，粒子－流体相互作用を考慮したSNAP-FをベースにしたMR流体の磁場印加におけるレオロジー特性についても研究を行っている。SNAP (Structure of NAno Particles)についてはSNAP研究会のホームページ(https://www.product-innovation.or.jp/snap/whats_snap.html)を参照願います。キーワード：磁性粒子，鎖状構造クラスター，異方性材料，数値シミュレーションJournal（掲載誌）IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, Vol. 424, 012076 (4pp), 2018.－ －3異方性材料に向けた磁場下での磁性粒子の構造形成Structure Formation of Magnetic Particles under Magnetic Fields toward Anisotropic MaterialsPublished Paper
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