超音波による、ナノレベルの攪拌技術についてお話できます

－－超音波の非線形現象を制御する技術による
　ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕技術－－

超音波システム研究所は、
「超音波の非線形現象（音響流）を制御する技術」を利用した
　効果的な攪拌（乳化・分散・粉砕）技術を開発しました。

この技術は
　表面検査による間接容器、超音波水槽、その他事項具・・の
　超音波伝搬特徴（解析結果）を利用（評価）して
　超音波（キャビテーション・音響流）を制御します。

さらに、
　具体的な対象物の構造・材質・音響特性に合わせ、
　効果的な超音波（キャビテーション・音響流）伝搬状態を、
　ガラス容器・超音波・対象物・・の相互作用に合わせて、
　超音波の発振制御により実現します。

特に、
　音響流制御による、高調波のダイナミック特性により
　ナノレベルの対応が実現しています

金属粉末をナノサイズに分散する事例から応用発展させました。

超音波に対する
　定在波やキャビテーションの制御技術をはじめ
　間接容器に対する伝播制御技術・・・により
　適切なキャビテーションと音響流による攪拌を行います。

これまでは、各種溶剤の効果と超音波の効果が
　トレードオフの関係にあることが多かったのですが
　この技術により
　溶剤と超音波の効果を
　適切な相互作用により相乗効果を含めて
　大変効率的に利用（超音波制御）可能になりました。

オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
　音響流の評価・・・・多数のノウハウ・・・を確認しています。

＜＜基礎技術＞＞

超音波伝搬現象の分類
http://ultrasonic-labo.com/?p=10908

超音波発振による相互作用
http://ultrasonic-labo.com/?p=17204

超音波の音圧測定解析システム「超音波テスターＮＡ」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16120

原理の論理的な説明と
　具体的な方法（技術）について
　コンサルティング対応しています。

超音波と間接容器による、ナノレベルの攪拌技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=15865

超音波「攪拌・分散・乳化・粉砕」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=5550

超音波の洗浄・攪拌・加工に関する「論理モデル」
http://ultrasonic-labo.com/?p=3963

参考
超音波を利用した、「ナノテクノロジー」の研究・開発装置
http://ultrasonic-labo.com/?p=2195

ナノレベルの攪拌技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1066

ナノレベルの超音波＜乳化・分散＞技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1620

「超音波の非線形現象」を目的に合わせてコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2843

磁性・磁気と超音波（Ultrasonic and magnetic）
http://ultrasonic-labo.com/?p=3896

超音波攪拌（乳化・分散・粉砕）技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3920

２００８．　８　超音波システム研究所　設立
・・・
２０１２．　１　超音波計測・解析システム（超音波テスターＮＡ）製造販売開始
・・・・
２０１５．　３　超音波計測・発振・解析・制御装置開発
２０１６．　２　超音波とマイクロバブルによる「めっき処理対応技術」開発
２０１６．　８　めっき処理対応コンサルティング開始
２０１７．　１　もの作り（技術開発）に関するコンサルティング対応開始
２０１７．　６　超音波の応用に効果的な＜樹脂＞を公開
２０１８．１０　メガヘルツの超音波発振プローブを開発
２０１９．　１　メガヘルツの超音波発振プローブのサンプル提供を開始
２０１９．　４　メガヘルツの超音波発振プローブの正式製造・販売を開始
２０１９．　９　超音波プローブを利用した「音響流」制御技術を開発
２０２０．　２　超音波発振制御（特許申請）
２０２０．　３　超音波溶接（特許申請）
２０２０．　４　超音波めっき（特許申請）
２０２０．　４　超音波加工（特許申請）
２０２０．　５　流水式超音波洗浄機（特許申請）

■その他
いつごろ、何年くらいご経験されましたか？: 2009年　カーボンナノチューブの分散相談
2010年　金粉・銀粉・鉄粉・・の超音波分散相談
2011年　アルミ粉末・銅粉末・・薬剤・塗料・・・の分散相談
・・・・
上記の対応により
キャビテーションと音響流による攪拌技術を開発しました

現在も各種依頼（新素材開発・燃料電池開発・・・）に対応しています
どちらでご経験されましたか？: 超音波システム研究所

（実施メーカーについては秘密保持契約により非公開です）
その時どのような立場や役割でしたか？: 決裁権を持って現場対応しました
一番の課題はなんでしたか？また、その課題をどう乗り越えましたか？: 超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
　超音波伝搬状態の測定データを
　バイスペクトル解析することで、
　超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。

今回開発した分類に関する方法は、
　超音波の伝搬状態に関する
　主要となる周波数（パワースペクトル）の
　ダイナミック特性（非線形現象の変化）により
　線形・非線形の共振効果を推定します。

これまでのデータ解析から
　効果的な利用方法を
　以下のような
　４つのタイプに分類することができました。

　１：線形型
　２：非線形型
　３：ミックス型
　４：変動型

　上記の各タイプに基づいた装置開発・制御設定・・・
　成功事例が多数あります。

特に、
　安定性・変化の状態・・・に関して
　周波数成分による詳細な分類により、
　目的と効果に対する、効率のよい
　各種条件の設定・調整が可能になりました。

さらに、洗浄に関しては
　汚れの特性やバラツキに関する情報が得られにくいため
　このような分類をベースに実験確認することで
　効果的な超音波制御が、実現します。

その他の応用事例
　超音波洗浄機の評価、超音波振動子の評価、・・・
　超音波加工・溶接・曲げ・・・振動現象の制御
　超音波による化学反応促進・抑制（例　めっき）処理
　表面を伝搬する超音波振動の特性による表面検査・表面処理
　液体・気体・弾性体（粉末・・）に対する
　　超音波（攪拌・乳化・分散・粉砕・表面の均一化・・・・）処理
　その他

この分類の本質的なアイデアは、
　超音波による定在波の特徴を、抽象代数学の
　「導来関手」に適応させるということです。

抽象的ですが
　超音波の伝搬状態を計測解析するなかで
　定在波に関する的確な対応・制御事例から
　時間経過とともに変化する状態を捉えるために
　「導来関手」とスペクトルシーケンスの関係を
　線形・非線形の共振効果に対応した
　複体の変化により分類することにしました。
　

　なお、超音波システム研究所の「非線形制御技術」は、
　この方法による、
　具体的な技術（例　超音波制御システム）として対応しています。

応用技術として
　非線形性の発生状態に関する研究開発を進めています。
　「超音波利用の最も大きな効果が、非線形状態の変化にある」
　　という考え方が一歩進んだと考えています。

なお、今回の技術をコンサルティング事業として、
展開・対応しています。
関連する論文やブログ等があればURLを教えてください: 超音波伝搬現象の分類１
http://ultrasonic-labo.com/?p=10908

超音波伝搬現象の分類２
http://ultrasonic-labo.com/?p=17496

超音波伝搬現象の分類３
http://ultrasonic-labo.com/?p=17540

超音波の最適化技術１
http://ultrasonic-labo.com/?p=15226

超音波の最適化技術２
http://ultrasonic-labo.com/?p=16557

超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=16309

超音波洗浄について
http://ultrasonic-labo.com/?p=15233

超音波を利用した「振動計測技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16046

非線形振動現象をコントロールする超音波技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15147

超音波プローブの発振制御による振動評価技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15285

新しい超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=15781

超音波水槽のダイナミック液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=14869

表面弾性波を利用した超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=14311

超音波の音圧測定解析システム「超音波テスターＮＡ」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16120
この分野は今後どうなると思いますか？: これは、新しい超音波技術であり、
　超音波のダイナミック特性による一般的な効果を含め
　新素材の開発、攪拌、分散、洗浄、化学反応実験・・・
　に大な特徴的な固有の操作技術として、
　コンサルティングにおいて利用・発展対応しています。
一番誇りに思う成果はなんでしたか？: 新薬の開発事例
塗料への銀粉末の分散事例
ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）の水溶媒への分散
チョコレートのアルミ箔を超音波分散で、水酸化アルミにした事例
・・・
地域: 日本
役割: コンサルティング
規模: 数名から数千人