【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　助教　久志本築
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【発表のポイント】

• 微細な粉末を作る装置の湿式ボールミル^(注1)内における砕料粒子（粉砕原料）^(注2)の動きは解析困難とされていましたが、独自に構築した計算モデル（ADEM－CFDモデル^(注3)）により解析に成功しました。
• 従来は粉砕媒体（ボール）同士が擦れることで粉砕が進行すると考えられていましたが、ボール同士を正面衝突させる方がより粉砕が進行する可能性が見出されました。
• 本解析結果は今後の粉砕機の設計をその指針から刷新することが期待されます。

【概要】

湿式ボールミルは、セラミックスやセメント、食品、電子部品の原料となる微細な粉末を作る代表的な装置です。装置内で原料となる砕料粒子の粉砕メカニズムを知ることは、粉砕の効率や速度を向上させる上でまず必要です。しかし液体中で高速に運動する微細な砕料粒子を実験的に観察したり解析したりすることは難しいとされています。

東北大学多元物質科学研究所の久志本築助教らの研究グループは、独自に構築した計算モデルにより湿式ボールミル内の砕料粒子の動きをコンピュータ上で表現することで、砕料粒子の粉砕メカニズムを解析しました。その結果、ボール同士を正面衝突するようにぶつけると、砕料粒子が粉砕されやすくなることがわかりました。定説では、ボールが擦れるときに粉砕が進行すると考えられていましたが、今回の結果はその定説を覆すものであり、粉砕の効率や速度の向上に貢献する知見になることが期待されます。

本成果は粉体工学会誌に、5月27日付けでオンライン掲載されました。

【用語解説】

注1. 湿式ボールミル：ボールミルは、粉砕したい原料をすりつぶして微細な粉末を作る装置です。砕料粒子（粉砕原料）と粉砕媒体（ボール）を粉砕容器内に入れ、ボール間やボールと容器間の衝突によって粉砕します。粉砕容器内に粉砕原料とボールを入れる乾式と、水や有機溶剤も投入する湿式があります。

注2. 砕料粒子（粉砕原料）：粉砕される対象となる粒子のことです。

注3. ADEM－CFDモデル：液体中の粒子の変形と破壊を表現するモデルであり、粒子の変形や破壊を表現するために我々のグループで独自に開発した先進離散要素法（Advanced Distinct Element Method：ADEM）と、液体や気体の動きを表現し解析する数値流体力学（Computational Fluid Dynamics: CFD）を組み合わせたモデルです。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

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助教　久志本築
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