Nakano Lab
Ken NAKANO
    中野 健  Ken NAKANO
職   名:准教授
研究組織:大学院環境情報研究院
       人工環境と情報部門/循環材料学分野
教育組織:大学院環境情報学府
       環境システム学専攻/マテリアルシステムコース
学部組織:工学部生産工学科
担当講義:<大学院>摩擦振動システム論,
        知覚情報システム論
       <学  部>工業力学,機械力学I,計算工学基礎,
        応用機械設計製図U
専   門:トライボロジー,機械力学,振動音響学
連絡先  :E-mail
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● 研究テーマと概要 ●

中野研究室では,『摩擦現象』および『振動現象』に関わるサイエンスとテクノロジーを対象とした研究を行っています.日常的なふたつの物理現象が提供する切り口は極めて多様で,自由な発想を武器にできれば,研究の広がりの可能性は無限大の世界です.本研究室では,民間企業との共同研究を含めて,以下のようなテーマに取り組んでいます.

(1) 界面エネルギーが生み出す力学的現象
『固体は神の産物・表面は悪魔の産物』という有名な言葉があるように,表面および界面には,我々の理解の至らない性質が,現在もたくさん残されています.だからこそ界面に関する研究には,新現象を発見する喜びや,それを工学的に利用する楽しみが,たくさんあると捉えています.本研究室では,ナノメートルスケール液体膜における溶媒溶質相互作用と潤滑効果に関する研究や,界面エネルギーを利用したアクチュエータの開発などについて,研究を進めています.

(2) 摩擦をともなう振動現象
摩擦が界面で生じる現象である以上,摩擦をともなう振動現象,すなわち摩擦振動は,非常に多様で複雑です.しかし現代のテクノロジーにおいて,相対運動を要する機械には,そこに必ず摩擦が発生し,その機械の機能・性能を最大限まで引き出すために,摩擦振動の理解と抑制が強く望まれています.本研究室では,微小動荷重制御による摩擦振動抑制システムの開発や,スティックスリップ運動のモデリング・定式化などについて,研究を進めています.

(3) 音響エネルギーの利用と制御
機械的な振動が空間に広がると,それは音波になります.音波は,気体・液体・固体,あらゆる媒質を伝わるので,音響エネルギーは伝達が容易で,工学的に有用なエネルギーであると考えられます.しかし逆に,音響エネルギーの伝達制御が十分でなければ,不必要なノイズが発生し,我々の生活を不快にします.本研究室では,音響エネルギーを利用したマニピュレータの開発や,音波の干渉を利用した軸流ファン騒音の低減化手法などについて,研究を進めています.

(4) 触覚情報の理解と応用
我々の五感の中でも触覚は,摩擦と振動に深く関わる重要な感覚です.視覚と聴覚についてはある程度の理解と応用が進んだ現代において,次なるターゲットは触覚であると考えています.本研究室では,動的接触面顕微鏡による触感の研究や,超音波振動型触覚ディスプレイによる触感の研究,触覚情報を利用したバイオメトリクス認証システムの開発,さらに触覚情報を利用した微小粉粒体の特性抽出システムの開発などについて,研究を進めています.

(5) 機能性流体を利用したシステム
電場や磁場などの外部場の印加により粘弾性が変化する流体は,機能性流体と呼ばれています.すなわち機能性流体の粘弾性は,外部場によって制御できるので,既存のシステムの流体のかわりに機能性流体を用いることにより,可制御性という新しい機能を付与することができることになります.本研究室では,液晶を用いた摩擦係数のアクティブ制御システムの開発や,磁性流体を用いた冷却システムの開発などについて,研究を進めています.

Fig.1 Apparatus for the research on the mechanical property of nano-scale liquid films Fig.2 Apparatus for the research on the biometric authentication with finger-friction signals

● 主な公表論文 ●
(1) 中野 健, 車田 研一, 若林 勇, 山本 浩司 : 触覚情報を利用した粉粒体の粒径識別 -人工システムの構築とヒト被験者実験との比較-, 日本機械学会論文集 C編, 73 (2007) pp.347-353.
(2) 眞鍋 和幹・中野 健 : 油水界面に生じる面内爆発現象を利用した微小物体駆動, 日本機械学会論文集 C編, 72 (2006) pp.3947-3954.
(3) 中野 健, 兵頭 潤, 立石 朋也 : 触覚情報を利用したバイオメトリクス認証法, 日本機械学会論文集 C編, 71 (2005) pp. 2769-2775.
(4) Ken Nakano : Two dimensionless parameters controlling the occurrence of stick-slip motion in a 1-DOF system with Coulomb friction, Tribology Letters, 24 (2006) pp.91-98.
(5) Ken Nakano & Yoh Akiyama : Simultaneous measurement of thickness and coverage of loaded boundary films with complex impedance analysis, Tribology Letters, 22 (2006) pp.127-134.
(6) Ken Nakano : Scaling law on molecular orientation and effective viscosity of liquid-crystalline boundary films, Tribology Letters, 14 (2003) pp.17-24.

Main keywords of Nakano Laboratory (N-Lab) are “friction” and “vibration”. Many interesting aspects of science and technology are hidden in these phenomena. Recent themes of our researches are as follows.

(1) Mechanical phenomena produced by interfacial energy
(2) Mechanical vibration with friction
(3) Application and control of acoustic energy
(4) Understanding and application of tactile information
(5) Systems with use of functional fluids

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