理系にゅーす

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摩擦

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1: 2019/05/05(日) 22:50:27.49 ID:CAP_USER
■水素液化技術「磁気冷凍」実用化へ

水素を冷やして液化する。水素をエネルギーキャリアや燃料として使う水素社会では不可欠になる技術だ。だが30年近く、液化の原理は変わっていなかった。この原理が覆ろうとしている。強力な磁力を用いる磁気冷凍技術が実用レベルに上がってきたためだ。欧州2社がほぼ独占してきた液化装置市場に風穴を開けるかもしれない。液化技術のブレークスルーの背景には日本の材料研究がある。(文=小寺貴之)

■50年に2兆円市場、水素社会到来迫る

 「2030年に9000億円、50年に2兆円の水素流通が掲げられている。この水素市場を日本がリードするためには液化技術が欠かせない」と日本大学の西宮伸幸特任教授は強調する。政府の「水素基本戦略」では30年に水素1ノルマル立方メートル当たり30円で30万トン、50年を視野に入れて将来は1ノルマル立方メートル当たり20円で1000万トンの供給が目標として掲げられている。それぞれ国内だけで9000億円と2兆円の水素市場ができる計算になる。この巨大市場の獲得のため開発競争が進んでいる。

 水素をエネルギーキャリアとして使うため、有機ハイドライドとアンモニア、液化水素の三つの技術が開発されている。中でも液化水素は摩擦や熱損失などを無視した理論的な最大効率が98%と試算されている。他の2種は化学反応を介して液体を作るが、液化水素は液化と気化の物理現象を利用する。名久井恒司東京理科大特任教授は「物理プロセスはエネルギーを機械的に回収しやすい」と説明する。液化の排熱を回収し、気化する際の膨張を利用できれば飛躍的に効率が上がる。

■現状は3番目

https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpyWULG2_5cc39e4beb108.jpg
           
 物質・材料研究機構は磁気冷凍技術でブレークスルーを起こそうとしている。物材機構の沼澤健則液体水素材料研究センターNIMS特別研究員らは液化効率40%を実現した。この磁気冷凍技術をもとに科学技術振興機構の未来社会創造事業として10年間で33億円を投じる大型プロジェクトが動きだした。目標は冷凍効率50%の液化装置の開発だ。沼澤特別研究員は「既存技術は欧州2社が特許を固めてしまった。だが基本原理は30年前のものを使い続けている。磁気冷凍は新しい技術。日本で知財を囲い込む」と意気込む。
https://c01.newswitch.jp/cover?url=http%3A%2F%2Fnewswitch.jp%2Fimg%2Fupload%2FphpnTCVDY_5cc39e5bb7530.jpg   

 磁気冷凍は磁性体に強力な磁場をかけて磁気モーメントを強制的にそろえる。磁場がなければモーメントはバラバラな方向を向く。強制的にモーメントをそろえる過程で磁性体から熱が排出され、磁場から解放されてモーメントがバラバラな方向を向く過程で周囲から熱を吸う。この発熱と吸熱を繰り返して水素ガスから熱を移す。

https://newswitch.jp/p/17474
ダウンロード (3)


引用元: 【磁気冷凍】欧州の牙城に日本が風穴か、2兆円の水素市場を掴むカギは材料研究[05/03]

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1: 2018/03/07(水) 08:27:35.82 ID:CAP_USER
関西大学システム理工学部の谷弘詞教授らのグループは、柔軟で軽量な摩擦発電機の開発に取り組み、従来の100倍以上の発電量を有する摩擦発電機の開発に成功した。
1歩の発電量で、10個以上のLED点灯やワイヤレス回路の駆動が可能となる。

 人の歩行や車、機械の振動などで発電する環境発電は、IoT社会におけるセンサ用電源として注目されている。
谷教授らのグループは、摩擦で発生する静電気から発電する、ゴム・帯電フィルム・電極からできた柔軟で軽量な摩擦発電機の開発に数年前から取り組んできた。

 開発当初は、歩行時の発電量が0.003mW/ステップと微弱だったが、今回ゴム表面の粗さを工夫することで発電量を従来品より100倍以上向上させることに成功した。

続きはソースで

大学ジャーナル
http://univ-journal.jp/19592/
ダウンロード (4)


引用元: 【電力】関西大学が発電量100倍の摩擦発電機を開発、1歩でLED10個以上を点灯[03/06]

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1: 2018/03/01(木) 07:41:43.54 ID:CAP_USER
■カーリングのストーンはなぜあのように曲がるのか。
他の物体と違うことはわかっているが、理由はまだわからない

ピョンチャン(平昌)冬季オリンピックのカーリング男子の表彰式では、優勝したアメリカ代表チームが表彰式で「女子カーリング」と書かれた金メダルを手渡される、という手違いがあった。だがカーリングにははるかに大きな驚きが秘められている。
科学者さえ解明できない謎だ。

カーリングをよく知らない人のためにルールを簡単に説明すると、カーリングは1チーム4人で対戦し、両チームの選手が交互に長方形の氷上にストーン(石)を滑らせる。
約40メートル先の「ハウス」と呼ばれる同心円の中心のより近くへ、より多く石を入れることができたチームが勝利する。
カーリングという名称は、ストーンが氷上を滑る時、ボウリングの球がレーンを転がる時のように回転(カール)するのに由来する。

一体なぜ、大きさ直径約30センチ、重さ約20キロのストーンが、選手がブラシで氷の表面をこすることで狙った方向に曲がるのか。いまだに謎のままだ。

「異質なものほど人は興奮する。ストーンはその典型だ」と、カナダのバンクーバーアイランド大学の天文物理学者でスポーツ物理学を研究したレイ・ペナー教授は、米紙ウォール・ストリート・ジャーナルに語った。

ストーンが他の物体と決定的に違うのは、回転と同じ方向に曲がることだ。
例えばボウリングの球は、反時計回りに回転をかけて滑らせると右に曲がる。
だがストーンは反時計回り(左回転)に回転をかけると左に、時計回りなら右に曲がる。なぜか。
説明を試みた理論は多数存在する。

■中世からの謎

そのうちの1つ、「スティックスリップ摩擦論」は、氷上に広がる無数のペブル(氷の粒)に注目した。

続きはソースで

画像:イギリスとの3位決定戦でストーンを投げる日本代表の藤沢五月
https://www.newsweekjapan.jp/stories/assets_c/2018/02/curling180226-thumb-720xauto.jpg

関連動画
Curling — The Most Mysterious Olympic Sport https://youtu.be/3kpZ_EWL1wA



ニューズウィーク日本版
https://www.newsweekjapan.jp/stories/world/2018/02/post-9609.php
images (3)


引用元: 【話題】物理学者もお手上げ、カーリングの原理 ストーンはなぜあのように曲がるのか?中世からの謎[02/26]

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1: 2017/11/14(火) 18:50:25.59 ID:CAP_USER
土星の衛星「エンケラドス」には全球規模の地下海があり、海底で熱水活動が起こっているらしいと考えられている。
最新の研究から、エンケラドスの核の多孔度が高ければ、数十億年間は潮汐摩擦によって熱水環境が保たれる可能性が示された。

【2017年11月13日 ヨーロッパ宇宙機関/NASA JPL】

直径500kmの土星の衛星「エンケラドス」は表面を厚さ20~25kmの氷で覆われており、その下には塩分を含む全球規模の海があると考えられている。
氷の一部は薄くなっていて、南極付近での厚みは1~5kmしかない。
その南極付近の氷には割れ目が存在し、水蒸気や氷の粒子がジェットのように噴き出している。

また、探査機「カッシーニ」の観測から、噴出物には塩とシリカの塵が含まれていることが明らかになっており、こうした塵が、摂氏90度以上の熱湯と多孔質な衛星の核の岩石とが作用して作られることを示している。
これらの観測結果を説明するには、岩石に含まれる放射性元素の崩壊から予測される熱の、100倍以上ものエネルギーを発生させる必要がある。

エンケラドスからの噴出は、衛星が土星の周りを楕円軌道で公転することで土星の重力による潮汐作用を受け、氷の殻が変形することで起こっていると考えられている。変形によって氷の潮汐摩擦で熱が発生するが、この熱エネルギーだけでは3000万年以内に全球が凍ってしまう。つまり、熱水環境があるとみられる観測結果を説明するには、何か他の現象を考えなければならない。

仏・ナント大学のGaël Chobletさんたちの研究チームは、持続的なエネルギーの生成という観点で、岩石から成る衛星の核の構造と組成についてモデル化したシミュレーションを行った。
研究では、核は層を成しておらずゆるいもので、そこに存在する多孔質な岩石は簡単に変形し、水が浸透しやすい性質とされた。

続きはソースで

画像:「エンケラドス」の南極付近に存在する長く線状に伸びたひび割れ「タイガーストライプ(虎縞)」から、水蒸気や氷の粒が噴出している様子
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2017/11/9626_plumes.jpg

画像:エンケラドスの内部を示したイラスト。
1. 塩分の多い海から多孔質の岩石核へ冷たい水が流入、2. 核で暖められた水が細い上昇流となり、岩石と相互作用する、3. 海底のホットスポット、
4. 熱と岩石質物質が海中へ運ばれる、5. 氷の殻が局所的に加熱されて薄くなる、6. 裂け目から水蒸気と氷の粒子が噴出する
http://www.astroarts.co.jp/article/assets/2017/11/9628_enceladus.jpg

アストロアーツ
http://www.astroarts.co.jp/article/hl/a/9511_enceladus
ダウンロード (3)


引用元: 【宇宙】〈土星の衛星〉エンケラドスの地下海で数十億年続く熱水環境

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1: 2016/08/17(水) 12:28:46.51 ID:CAP_USER
フジツボ戸惑う塗料、船底への付着防ぐぞ 日ペが開発 (朝日新聞デジタル) - Yahoo!ニュース
http://headlines.yahoo.co.jp/hl?a=20160813-00000047-asahi-bus_all
http://amd.c.yimg.jp/amd/20160813-00000047-asahi-000-4-view.jpg


 フジツボを戸惑わせることで船底につきにくくする塗料を、塗料大手の日本ペイントホールディングスの子会社が開発し、来年1月から売り出す。人工血管に血小板がつくのを防ぐ樹脂の技術を応用した。船と水との摩擦が小さくなって燃費が良くなり、二酸化炭素(CO2)の排出量は既存の標準塗料より15%以上抑えられるという。

 フジツボや緑藻、ミドリイガイなどが船底につくと船が重くなったり、水との摩擦が増えたりして速度や燃費が悪くなる。いまは亜酸化銅など、生き物を◯す物質を少しずつ海中に出す塗料で防いでいるが、環境面で問題があった。

 フジツボの幼生は、岩や船底などのつく先の性質に合わせて分泌物を出して、くっつく。新しい塗料を船底に塗ると、表面に水になじむ性質と、なじまない性質が超微細にまだらに並ぶ。このため、フジツボがどんな分泌物を出せばいいのか分からなくなるという仕組みだ。

ダウンロード
 

引用元: 【材料科学】フジツボ戸惑う塗料、船底への付着防ぐぞ 日ペが開発 [無断転載禁止]©2ch.net

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1: 2016/08/12(金) 21:23:50.73 ID:CAP_USER
曙ブレーキ、摩擦に頼らない「MR流体ブレーキ」を開発|ニュース|曙ブレーキ工業株式会社
http://www.akebono-brake.com/static/news/2016/08/10/n20160810_01.html
http://www.akebono-brake.com/static/news/akn_160810_01.jpg
http://www.akebono-brake.com/static/news/akn_160810_02.jpg


曙ブレーキ工業株式会社(代表取締役社長:信元久隆 本店:東京都中央区 本社:埼玉県羽生市)は、自動車の電動化への対応と地球環境に配慮した製品として、摩擦に頼らない新発想の「MR流体ブレーキ」の研究開発を東北大学流体科学研究所(中野政身教授)と共同で進めています。

近年、交通事故の防止や環境負荷の削減にむけて、クルマの自動運転技術が注目されています。2020年代に普及するとされている自動運転車への対応と、摩耗粉やノイズを出さないといった環境への配慮の実現のため、当社はMR流体を用いた独自の技術により、摩擦ブレーキとは大きく異なる構造のブレーキを提案します。

MR流体(Magneto Rheological Fluid)とは、磁気に反応して特性が液体から半固体へと変化する流体のことで、1960年代から研究されてきた機能性材料です。磁場を加えると、液体中に分散された粒径数ミクロンの強磁性体粒子(鉄粉)が磁界方向に整列して鎖状粒子クラスターを形成し、半固体化します。

MR流体ブレーキは、車両に固定された円盤と、ハブベアリングと一緒に回転する円盤が交互に配置されている間にMR流体が充填される構造で、ブレーキ内部に配置された電磁石のコイルに電流を流し、円盤と垂直の方向に磁界を発生させることで固定円盤と回転円盤の間に鎖状粒子クラスターができます。回転円盤は回転し続けているため、鎖状粒子クラスターがせん断変形を受け崩壊され、隣のクラスターとつながり、また崩壊されるという現象がくり返され、回転円盤に抵抗力が発生します。この抵抗力がブレーキ力となります。

続きはソースで

ダウンロード (1)

引用元: 【技術】曙ブレーキ、摩擦に頼らない「MR流体ブレーキ」を開発 [無断転載禁止]©2ch.net

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