以古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网为驱动源的超小型执行器的终极形态为目标
鸟野成臣、辻智博町野重臣・辻智宏
- 专业
Nariomi Chono / 复杂流体力学、流体工程、流变学
Tomohiro Tsuji / 复杂流体动力学、计算流体动力学、模拟工程
为古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网在力学领域的应用铺平了道路
Chono 和 Tsuji 教授专注于“复杂”流体力学。乔诺教授称之为“一种稍微不寻常的流体力学类型”，但它到底有什么不同呢？
流体力学是研究流体流动的领域，流体是液体和气体的总称，一般涉及水和空气。另一方面，复杂流体动力学处理的是字面上的复杂流体，其中存在比组成分子大得多的高阶结构，并且其结构根据周围环境和流体本身的流动状态而变化。
在复杂流体中，两位研究人员一直在研究介于液体和固体之间的古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网。当大多数人听到“古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网”这个词时，他们可能会想到“显示器”。事实上，古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的应用一直局限于以显示器为代表的光学领域，但两位研究人员仍在继续研究，从机械角度探索古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网有别于传统领域的新可能性。
古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网具有在施加电压时改变分子方向的特性，导致它们流动。 2002年，两人通过实验证实了这一性质。这成为今天仍在继续的研究的起点。
“当我们向含有颗粒的古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网施加电压以进行可视化并通过显微镜观察时，颗粒发生了移动。换句话说，能够确认古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的流动是一切的开始。” （乔诺教授）
“我认为古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网流动并同时引起粒子移动的事实是一个重要因素。在确认古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网流动后，我还意识到流动可以移动物体。我认为这是开发使用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的设备的第一步。” （辻教授）
后来，通过充分利用先进的模拟技术，两人发现通过将古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网分子按一定的排列方式并施加电压，可以控制流动的方向和大小。接下来，应用这一原理，他们进行了一项实验，将古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网倒入两块玻璃板之间，并在仅固定底板的情况下施加恒定电压。事实证明，上板可以通过古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网移动。
不仅如此，“从宏观角度看，古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的行为就像普通液体一样，所以如果你把古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网倒在弯曲的板之间而不是平板之间，甚至在两个大大小小的圆柱体之间，你也许能够制造出一个电机。而如果你使用少量的古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网，你就可以制造出一个非常小的电机。”受此启发，我们开发了一种直径为12毫米的电机，它使用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网作为动力来旋转一个电机。 圆柱。 2007年，我们实现了直径为02毫米的世界上最小的电机，现在我们已成功将直径减小到01毫米。
（直径01毫米的微型电机，将电能转化为古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网流并带动内筒旋转）
``我们是唯一使用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网让物体移动的人。通常情况下，没有人会想到这样的事情，”乔诺教授笑着说道。 “人们很早就知道，当对古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网施加电压时，粘度会发生变化。但是，没有人想到使用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网本身作为设备的驱动源。这种研究可能在世界上是前所未有的。”
到目前为止，只有化学和电气领域的研究人员一直在研究古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网，乔诺教授说：“对于像我们这样的机械工程研究人员来说，研究古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网似乎有点奇怪。”
事实上，当他在日本机械工程师学会上介绍古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网流动时，一开始并没有受到好评。然而，他的研究成果逐渐得到认可，并于2007年获得了日本机械工程学会奖（论文），这是日本在机械工程领域最负盛名和历史性的奖项。两人开创了一条大幅扩展古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网应用的道路，从显示材料到下一代机械材料。
我迷恋古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网显示器已经30年了，仍然有很多隐藏的宝藏
Chono教授和Tsuji教授已经合作研究了30年，是彼此独特的合作伙伴。他们两人最初是如何相遇并开始研究古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的？
Chono教授从研究生时代起就一直在研究流体力学。 1989年，他在福井大学任讲师期间，作为访问学者与一位美国著名研究员合作，加深了他当时感兴趣的兼具粘度和弹性的粘弹性流体的理论知识。然而，许多人说：“这种研究已经过时了。”我的兴趣转移到了其他地方。”研究人员的新兴趣是古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网。随着他被鼓励继续学习更多知识，他对不能称为固体或液体的神秘物质的兴趣与日俱增，并将他的研究从粘弹性流体转向古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网。
“在水和空气的流体动力学中，只需检查速度、压力和温度，但在古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网中，额外增加了分子取向等未知量，因此非常复杂。正是因为理论分析困难，所以用计算机模拟流动才如此有趣。” （乔诺教授）
长野教授回到福井大学，开始认真研究古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网。与此同时，当时还是大学四年级学生的辻教授被分配到朝野教授的实验室。
“我本来想研究一个不同的主题，但我没有中奖，所以我别无选择，只能研究古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网。我知道有古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网这种东西，但当我被告知古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网会流动时，一开始我根本无法得到它们的图像。” （辻教授）
辻教授逐渐在违背自己意愿的研究课题中找到了成就感，至今两人共同取得了成果。
“我已经在 LCD 上工作了 30 年，但还有很多工作要做。我认为 LCD 中隐藏着很多宝藏，我一生都无法完成。从这个意义上说，我很高兴自己没有那么幸运（笑）。这对我来说就是一切。” （辻教授）
世界上最小的电机进一步发展，为未来的医疗保健做出贡献
两人一直在研究的利用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网流动的设备的开发正在取得进一步进展。
近年来，将微小电子电路和机械元件集成在单个基板上的MEMS（微机电系统）系统引起了人们的关注，并且需要进一步扩展可用于微/纳米领域的机械元件。
两位研究人员一直在开发一种“非晶致动器”，这种装置利用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的特性，古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网是液体，没有特定的形状，并向微型古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网滴施加电压，使它们能够灵活移动，同时适应周围环境，就像阿米巴原虫一样。
“这个想法是，古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网没有特定的形状，而且是蓬松的，所以如果你用柔软而有弹性的薄膜覆盖它们，它们就可以自由改变形状并适应周围的环境。这是使用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网作为驱动源的执行器的终极形式。” （乔诺教授）
如果这种非晶态致动器得以实现，它将能够在血管内移动而不损伤血管壁，这将极大地促进药物输送系统的实现和导管治疗的进步。
两人迄今为止开发的使用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网作为驱动源的致动器，通过将向古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网施加电压而产生的流动或电能转换为动能来发挥作用。另一方面，通过古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网“将热能转化为动能”也将导致利用古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的新型机械元件的开发。
因此，我们正在开发一种被称为“微操纵器”的遥控装置，它可以通过在古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网中产生温度分布，使液态和古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网态两相共存，并利用它们之间产生的界面力来高精度控制物体的运动。
``古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网可以通过调节温度形成两相（各向同性相和古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网相），并且物体可以通过相邻相之间边界处出现的界面力快速移动。更重要的是，它有可能以极高的精度移动，并且由于两相的行为像液体，因此不会损坏物体。我们认为它可以用于医疗应用等中使用的机械手。”（Chono 教授）
该机械臂仅由古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网作为驱动源和热源作为能源组成，因此系统简单紧凑，有望在MEMS中实现。
（利用相界面产生的界面力移动细颗粒的实验）
我想建立流体力学以外的“古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网力学”领域
为了表彰这些成就，2019年11月，Chono教授和Tsuji教授同时荣获日本机械工程学会流体工程分部2019年度“分部奖”和“前沿奖”。
“类别奖”授予在流体工程系相关的学术、技术和教育领域中取得成就，为日本机械工程和工业的发展做出贡献且成绩突出的个人。“前沿奖”授予那些通过挑战未知领域的技术开发、扩大流体工程系控制的技术领域而取得优异成果的个人或团体。这是一个非常有声望的奖项，每年仅颁发给流体工程系约 6,200 名正式成员中的少数人。
（授予类别奖项的铭牌和授予前沿认可的奖牌）
“当我开始这项研究时，我并没有真正考虑它有什么用处，我只是专注于通过数值计算阐明速度分布和分子取向分布之间的关系，”Chono 教授说道。之后，他提出了将古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网应用于机械工程的想法，并在阐明机理的同时，带动了符合时代潮流的器件的开发。可以说，他的成就不仅在探索实际应用方面，而且在开创新的学术领域方面都是意义重大的。
“世界上的科学技术只有一小部分投入到实际应用中。与其思考这项研究有什么用，我认为在建设一个学术领域的意义上创造一个新领域的历史更有意义。我相信，如果我们真诚地继续研究，我们一定能够开辟出对人们有用的新道路。” （辻教授）
他们两人正展望着“将古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网的机械应用建立为一个学术领域”的远大目标。
“我对古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网着迷已经30年了，但即使做了这么多工作，仍然有很多东西我不明白，所以我别无选择，只能继续做我现在正在做的事情。最终，我想在机械工程领域创建一个新的学术领域，称为“古天乐太阳娱乐集团tyc493有限公司官网力学”，而不是流体力学。” （乔诺教授）
发布日期：2020 年 2 月 26 日
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