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Mesoscopic analysis of dynamic interfacial behavior of dense nanofluids

Research Project

Project/Area Number 16H04548
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Properties in chemical engineering process/Transfer operation/Unit operation
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Tsukada Takao  東北大学, 工学研究科, 教授 (10171969)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 阿尻 雅文  東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (60182995)
小宮 敦樹  東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (60371142)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Keywordsナノフルイド / コンタクトライン / 位相シフトエリプソメトリ / 先行薄膜 / ナノ粒子 / 構造形成 / 数値シミュレーション / 超臨界水熱合成 / 位相シフトエリプソメトリー
Outline of Final Research Achievements

In this study, in-situ observation of the microscopic wetting behavior of a suspension droplet consisting of polydimethylsiloxane (PDMS) and PDMS-modified SiO2 nanoparticles was performed by a phase-shifting ellipsometer when the droplet moved on a Si substrate, and the effect of the presence of nanoparticles on the contact angle and the thickness distribution of precursor film near the contact line were investigated. In addition, numerical simulations for the structure formation of surface-modified nanoparticles during solvent evaporation were carried out, and the effects of organic solvents, surface modifiers and the surface density of the modifiers on the structures of nanoparticles during and after solvent evaporation were clarified.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ナノフルイドは,3Dプリンティングやプリンテッドエレクトロニクス用の高濃度低粘性ナノインクへの応用等,電気・電子,自動車,医療等々の様々な分野への応用が期待される新たな機能性流体材料である。ナノフルイドの応用技術,例えば,プリンテッドエレクトロニクスにおけるパターン線幅やパターン形状の高精度化には,ナノフルイドの動的濡れ性の解明は不可避の課題である。本研究で得られた成果は,このような課題解決に当って,有用な知見を与えるものである。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Three-step phase-shifting imaging ellipsometry to measure nanofilm thickness profiles2019

    • Author(s)
      Eita Shoji, Atsuki Komiya, Junnosuke Okajima, Masaki Kubo, Takao Tsukada
    • Journal Title

      Optics and Lasers in Engineering

      Volume: 112 Pages: 145-150

    • DOI

      10.1016/j.optlaseng.2018.09.005

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 位相シフトエリプソメータによる固体基板上液滴のナノスケール濡れ挙動の可視化計測2019

    • Author(s)
      庄司衛太, 米村建哉, 金子峻大, 久保正樹, 塚田隆夫, 小宮敦樹
    • Organizer
      化学工学会第84年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶媒蒸発に伴う表面修飾ナノ粒子系の構造形成に及ぼす溶媒と修飾鎖の影響の数値解析2019

    • Author(s)
      薄根真, 高橋太郎, 久保正樹, 庄司衛太, 塚田隆夫, 小池修, 辰巳怜, 藤田昌大, 阿尻雅文
    • Organizer
      化学工学会第84年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶媒蒸発に伴う表面修飾ナノ粒子の構造形成機構の数値解析2018

    • Author(s)
      薄根真, 高橋太郎, 久保正樹, 庄司衛太, 塚田隆夫, 小池修, 辰巳怜, 藤田昌大, 阿尻雅文
    • Organizer
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 高濃度ナノ粒子分散液の溶媒蒸発に伴うナノ粒子系構造形成過程の数値解析2018

    • Author(s)
      久保正樹, 薄根真, 高橋太郎, 庄司衛太, 塚田隆夫, 小池 修, 辰巳 怜, 藤田 昌大, 阿尻 雅文
    • Organizer
      日本セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 位相シフトエリプソメータ開発とナノ薄膜の膜厚分布の可視化計測2018

    • Author(s)
      庄司 衛太,米村 建哉,小宮 敦樹,久保 正樹,塚田 隆夫
    • Organizer
      化学工学会第83年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 位相シフトエリプソメトリによる液滴コンタクトライン近傍のミクロスコピック計測2017

    • Author(s)
      米村建哉,庄司衛太,小宮敦樹,久保正樹,塚田隆夫
    • Organizer
      化学工学会東北支部第19回先端研究発表会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶媒蒸発に伴う表面修飾ナノ粒子の構造形成に関する数値シミュレーション2017

    • Author(s)
      高橋 太郎,薄根 真,久保 正樹,庄司 衛太,塚田 隆夫,小池 修,辰巳 怜,藤田 昌大,阿尻 雅文
    • Organizer
      化学工学会第49回秋季大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Numerical Investigation of Rheological Properties of Nanofluids Containing Organic Modified Nanoparticles2017

    • Author(s)
      Shin Usune, Masaki Kubo, Takao Tsukada, Osamu Koike, Rei Tatsumi, Masahiro Fujita and Tadafumi Adschiri
    • Organizer
      2017 AIChE Annual Meeting
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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