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微粒子を含む液の凝固における電気二重層力の作用とその効果を利用した透明な氷の作製

Research Project

Project/Area Number 15760130
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Thermal engineering
Research InstitutionNagaoka University of Technology

Principal Investigator

赤堀 匡俊  長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (10303182)

Project Period (FY) 2003 – 2004
Project Status Completed (Fiscal Year 2004)
Budget Amount *help
¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2003: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords凝固 / 電気二重層 / 表面電位 / 電場 / 微粒子 / 溶存空気 / 透明氷 / van der Waals力 / ベントナイト
Research Abstract

平成16年度は,微粒子を含む液体の凝固における電場付与の効果を明らかにするとともに,表面電位の異なる粒子を混合させた微粒子群を含む液体の凝固における掃き出し・捕捉挙動を取り扱い,凝固に伴う微粒子の掃き出し・捕捉挙動に及ぼす表面電位の影響について検討した.さらに,微粒子の掃き出し現象の応用として,液体中に溶存している気泡も液体中の微小粒子と考えることが可能であり,凝固に伴う溶存気泡の掃き出し・捕捉挙動についても検討した.具体的な検討事項を以下に示す.
1.凝固における微粒子の掃き出し・捕捉現象に及ぼす電場付与の効果を実験的に取り扱い,微粒子の掃き出し・捕捉挙動を電場方向,凝固速度および粒子径と関係づけて明らかにした.
2.蒸留水中で負に帯電するシリカ粒子-水系および正に帯電するアルミナ粒子-水系の一方向凝固実験を行い,両者の比較により,粒子の表面電位が粒子の掃き出し・捕捉現象に大きく影響を与えることを実験的に明らかにした.
3.蒸留水中で負に帯電するシリカ粒子と正に帯電するアルミナ粒子を混合させた粒子群-水系の沈降実験および一方向凝固実験を行い,粒子の混合による表面電位の変化が粒子の掃き出し・捕捉挙動に大きく影響を与えることを実験的に明らかにした.さらに,シリカ,アルミナ混合粒子の臨界凝固速度がアルミナ粒子の粒子径に大きく依存することを実験的に明らかにした.
4.気泡を含む液体の一方向性凝固実験を行い,気泡の掃き出し・捕捉現象を,凝固方向,凝固速度および溶存気泡の溶解度と関係づけて実験的に明らかにするとともに,気泡と凝固表面の間に働く電気二重層力,分子間相互作用を表すHamaker定数にLifshitz理論を適用したvan der Waals力,粘性抵抗力,重力を加えたモデルにより粒子の掃き出し限界となる凝固速度を理論的に明らかにし,合わせて実験結果と比較検討した.

Report

(2 results)
  • 2004 Annual Research Report
  • 2003 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (6 results) Publications (1 results)

  • [Journal Article] Swept and Trapped Phenomenon of The Dissolved Gas in Front of The Solidification Interface2005

    • Author(s)
      Kosuke Hoshino, Masatoshi Akahori, Kazuo Aoki
    • Journal Title

      Proceedings of the 4th International Symposium Global Renaissance by Green Energy Revolution

      Pages: 225-225

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Solidification of Liquid Including Various Small Particles2005

    • Author(s)
      Takanori Maeda, Masayuki Sekine, Masatoshi Akahori, Kazuo Aoki
    • Journal Title

      Proceedings of the 4th International Symposium Global Renaissance by Green Energy Revolution

      Pages: 226-226

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 微粒子を含む液体の凝固における電場付近の影響2004

    • Author(s)
      青木 和夫, 赤堀 匡俊, 田中 吉美, 星野 督亮
    • Journal Title

      第41回日本伝熱シンポジウム講演論文集 1

      Pages: 289-290

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 凝固界面進行に伴う溶存気体の掃き出し・捕捉現象2004

    • Author(s)
      青木 和夫, 赤堀 匡俊, 小泉 明, 星野 督亮
    • Journal Title

      第41回日本伝熱シンポジウム講演論文集 1

      Pages: 291-292

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Trapped and Swept Phenomenon of Foreign Particles due to Freezing2004

    • Author(s)
      Kazuo Aoki, Masatoshi Akahori, Yoshimi Tanaka, Kosuke Hoshino
    • Journal Title

      Proc.of the 1st International Forum on Heat Transfer, Kyoto

      Pages: 181-181

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 凝固に伴う溶存気体の析出に及ぼす電場の効果2004

    • Author(s)
      青木 和夫, 赤堀 匡俊, 星野 督亮
    • Journal Title

      熱工学コンファレンス講演論文集2004

      Pages: 105-106

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Publications] 青木和夫, 赤堀匡俊, 田中吉美, Mahendra Wirawan: "凝固時におけるベントナイト粒子の掃き出し・捕捉挙動"熱工学コンファレンス講演論文集. 491-492 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report

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Published: 2003-04-01   Modified: 2016-04-21  

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