研究内容

学生のつぶやき

新着情報

  • 2022.4.11

    メンバーを更新しました.

  • 2022.3.25

    研究室のメンバーが修了されました.
    お疲れ様でした,そしておめでとうございます!

  • レオ討論受賞

  • 2022.3.17

    研究業績を更新しました.

  • 2022.03.15

    日本機械学会北信越支部 2022年合同講演会にて,当研究室M1の木元祐之介さんが優秀講演賞(日本機械学会若手優秀講演フェロー賞)を受賞しました.

  • 2019.5.9

    第46回日本レオロジー学会年会にて,当研究室GD4の佐藤靖徳さんが【Best Presentation賞】を受賞しました

  • レオ討論受賞
  • 2018.10.17-19

    第66回レオロジー討論会にて,当研究室D3の若木志郎さんが【ポスター賞】を受賞しました.

  • レオ討論受賞
  • 2017.12.21

    日本レオロジー学会誌 vol.45 No.5に D3 本間 一平さんの「粘土コロイド分散系ゲルの降伏挙動に伴う光学異方性の発現と巨視的構造変化」が掲載されました.

  • 2017.12.4

    NHK新潟ニュース610「長岡から公開生放送!開府400年を前に歴史に育まれた魅力紹介」で本研究室が取材・放送されました.

  • NHK取材
  • 2017.10.17

    第65回レオロジー討論会にて,当研究室M2の西川祐豊さんが【ポスター賞】を受賞しました.

  • レオ討授賞
  • 2017.10.6

    第6回技学カンファレンス,当研究室GD2の佐藤靖徳さんが【ポスター賞】を受賞しました.

  • 2017.01.15

    高橋勉教授が「革新的風車動力理論『縦渦リニアドライブ』を用いた円柱翼風車・水車」を発表されました.

  • 2015.09.23

    第63回レオロジー討論会にて,当研究室M2の松村彩可さんが【ポスター賞】を受賞しました.

  • 2015.04.15

    高橋勉教授が古川機工(株)古川寛康さまと共に平成27年度科学技術分野の文部科学大臣表彰科学技術賞(技術部門)を受賞しました.


  • 高橋研究室では

     水や空気のように容器に入れなければ形を保てない物体を「流体」とよび,流体の流れ方を研究する学問を「流体力学」といいます.流体力学では多くの場合は水と空気の流れを対象としています.天気予報がなかなか当たらないことからもわかるとおり「流れ」という現象はコンピュータによる解析でも正確に予測できないくらい難しく,まだまだ未知の部分がたくさんあります.このため機械系研究者の中で流体力学を専門とする方の人数割合は一番多いといわれており,大学・企業で流体力学の専門家が広く求められています.当研究室では流体力学の中でも「複雑流体の力学」と「流体関連振動」に注目して研究・開発を行っております.


    「複雑流体の力学」とは?
     水と空気は地球上では圧倒的に分量が多い物質であることから,流体力学の研究者の多くは水か空気の流れを研究対象としています.しかし,私たちの身の回りには水・空気以外にも「流れる物体」が多数存在します.マヨネーズやケチャップは容器から出しても形を維持できますが,容器からは簡単に「流れ」出ます.水の流れとは全く違うことが直感的にわかると思います.血液などの生理流体,インク・ペンキなどの塗料,化粧品,セメント,プラスチック,液晶,などなど,水や空気とは全く異なる流れ方をする物質はいくらでも例を挙げられます.逆に言えば,「流体」という分類の中で水と空気こそが特別なものでほとんどの流体はそれとは違う流れ方をすると考えた方が正しいでしょう.水や空気を「ニュートン流体(Newtonian fluids)」というのに対してその他の流体を「非ニュートン流体(non-Newtonian fluids)」あるいは「複雑流体(complex fluids)」といいます.最近は流動性のある柔らかいものを総称して「ソフトマター(soft matter)」ともいいます.
     複雑流体の流れ挙動は水や空気とは比較にならないくらい複雑であり,特殊な測定装置や独自の研究装置が必要になります.しかし,その流れ方を理解し,うまく調整するとシュッシュッと軽い力でハンドスプレーから飛ばせて,かつ,壁に張り付いてたれてこないカビ取り剤や,軽く塗れて肌に馴染みやすい口紅などが作れます.わずかな配慮で付加価値の高い商品が作れるため産業界では複雑流体の流れの解析に対して大きな関心が寄せられています.
     複雑流体の中には液体の中に油滴が浮かんでいるエマルジョン(乳液,牛乳など)や,微小な粒子が浮遊しているサスペンション(懸濁液)とよばれるものがあります.棒状や板状の微小粒子(サブミクロンからサブミリくらいの大きさ)を含む流体を塗料として利用し,適切な条件で流動させると粒子の向きをそろえることができます.流動配向という技術であり,これを利用すると棒状・板状の粒子・分子をきれいにそろえて並べた機能性の高い薄膜を安価に大量生産することも可能です.
     当研究室では,複雑流体の流れ方や物性測定,流動による分子・粒子配向技術,流れによる相変化・構造変化などの諸現象を研究対象としています.

    「流体関連振動」とは?
     また,当研究室では流れによる振動現象,すなわち「流体関連振動」の研究も行っています.風が吹くと電線やつり橋が揺れて,ときには切断や崩落といった事故が生じます.水や空気の流れによりうずが発生し,うずの周期的な流出と固有振動数が一致すると共振現象が生じて振動します.その後,もっと破壊的な振動モードに移行してしまうと構造物の破壊が起こります.
     当研究室では流れによる構造物の振動現象を抑制する技術として構造物そのものには手を触れずに下流側に別の物体をおくことで流れの干渉を引き起こし振動を抑制する技術「後流物体干渉法」を確立しました.一方,後流物体の形と配置によっては逆により強い振動を引き起こすことができることも発見し,「縦渦励振現象」や「後流物体誘起流力弾性振動」と名前を付けました.これらの現象を利用すれば河川や用水路,あるいは送風口など水や風の流れに挿入した棒状に自由に振動を発生させることができ,その応用として発電方法「縦渦励振発電」を開発しました.現在のところ,発電効率は水車や風車に比べて低いですが,構造が簡単なため低価格化,超小型化が可能です.原発に変わる電力需要に応える,というより地下水路や通風口など太陽電池が使えない部分で煙センサ,熱センサなどの各種センサを駆動し,その情報を無線で発信するといった電力自立型警報装置の電源として検討しています.振動発電に最適化された発電器が開発されれば河川や用水路のように電力として使われていない流れ場から発電することも可能だと考えています.
     当研究室では,流れにより誘起される振動現象のメカニズムの解明を行うとともに,応用例として流れによる振動発電モジュールの開発を推進しています.