泥の物性値の測定方法は？

質問

どうもこんにちは．いつもこのページにはお世話になっている者です．
現在，私は水上を推進するロボットについて研究を行っています．今回そのロボットを使い，見かけの粘性の高い泥の上を推進させようと考えています．これに使用する泥について幾つか助言をしていただきたく書かさせていただきました．

まず，実験に使う泥は均一な砂をホームセンターなので購入し，水と混ぜることにより作り出そうと考えております．この際，なるべく粒子の細かいものが良いと考えているのですがどのようなものがあるでしょか？また泥の製作法についても良い案があれば教えていただきたいです．あと，製作した泥を使い実験を行うにあたり，使用した泥の物性値（粘度等）を測定することは可能でしょうか？

分かりにくい質問かとは思いますが助言，ご指摘のほうよろしくお願い致します．

回答No.1

inara · ベストアンサー

泥の物性値は、粘弾性率（係数）を使ったほうが良いとかと思います。
z [N/m] = k + jωμ、k = 弾性係数 [N/m]、μ = 粘性係数 [N・s/m]、ω=角周波数 [rad/s]

泥といっても、水分含有率や組成、温度により値が大きく違うと思いますので、実際の泥で測定されたほうが良いと思います。粘弾性率の測定 [4] では周期的な力を加える装置が必要です。測定装置のある大学の研究室を探すか、お住まいの自治体の工業試験場等に測定依頼されたほうが安上がりだと思います。一例として、東京都の試験場にある測定装置 [5] と試験サービス [6] を紹介します。お住まいの自治体ででそのような装置とサービスがあるかお調べください。

粘弾性的物質を扱うロボットも研究されているようです [2] [3] 。水上推進ロボット設計の参考になるかと思います。粘弾性係数の物理的な意味や測定方法は資料 [4] が参考になるかと思います。私は流体関係のエンジニアですが、粘弾性の専門家でありませんので詳しい説明はできません。さらにお調べになるのであれば、"粘弾性係数" または "粘弾性率" で検索してみてください。

[1] 【粘弾性の話】　http://hr-inoue.net/zscience/topics/viscoelastic/viscoelastic.html →初心者向け
[2] 【粘弾性制御による田植えロボット】　http://aitech.ac.jp/~biomech/ivrc97/tema.html
[3] 【半球型柔軟指の動的粘弾性モデルと2指ハンドによる物体把持の安定性解析】　http://www.mint.se.ritsumei.ac.jp/presents/04/RSJ2004inoue_b.pdf
[4] 【静的および動的粘弾性係数の測定原理】　http://zairyo3.riko.shimane-u.ac.jp/sigen/mbp6.pdf
[5] 【東京都立産業技術研究センターの動粘弾性係数測定機】　http://www.iri-tokyo.jp/annai/setubi/t1/sh08.htm
[6] 【東京都立産業技術研究センターの依頼試験サービス】　http://www.iri-tokyo.jp/howtouse/n-irai/index.html

お礼

ご回答ありがとございます．粘弾性率というのは初めて知りました．私的には粘度だけを測定しレイノルズ数を計算し泥の物性値としようと考えていました．しかし，粘弾性率も載せて頂いた資料を参考にし考えていきたいと思います．その他にも多くの資料を載せていただき大変感謝しております．ありがとうございました．