光学的選択吸収膜を用いたレーザ光マイクロエンジンに関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650202
• Research Institution: TOKYO METROPOLITAN UNIVERSITY
• Principal Investigator: 太田 正廣 東京都立大学, 工学研究科, 助教授 (80094259)
• Keywords: 流体工学 / 分子気体力学 / 希薄気体力学 / マイクロ流体力学 / マイクロマシン / マイクロアクチュエーター / 熱懐力 / ラジオメトリックカ

Research Abstract

光マイクロエンジンの駆動エネルギ源は光であるが、コンピュータシミュレーションによれば光マイクロエンジン回転翼面の表裏に温度差が生じていることが重要と思われる。そこで、光マイクロエンジン翼表裏の温度差をより大きくすることができる新たな翼構成材料を創製することにより作動トルクを増大させることを試みた。レーザ照射により翼面の表裏に温度差が生じるには、例えば表面は可視光を吸収しやすく裏面は反対に可視光は吸収しにくく反射率が高いことが望まれる。さらに、表面と裏面の間では熱伝導率が低いことも必要である。そこで、(可視光を高吸収し赤外線の放射が低い材料)+(断熱材料)+(可視光を高反射し低吸収の材料)なる選択吸収特性を有するロータを開発した。母材としては、アルミ薄板を用いた。本研究では、SiO薄膜、Ge薄膜およびA1薄膜に可視光高吸収・赤外線高反射機能をもたせ、ナノスケール断熱機能を有するロータを開発した。その結果、光マイクロエンジン回転翼を光学的な選択吸収膜を用い、光マイクロエンジン特性(回転数ーKnudsen数、トルクーKnudsen数、翼表面温度差など)を実験的に明らかにし、カーボンブラックに十分対抗できる性能を確認できた。また、レーザ照射された回転翼付近に誘起される巨視的流れに与えるエンジン付近気体分子種などの影響をDSMC法により明らかにすることができた。

Research Products

• [Publications] Masahiro OTA, et al.,: "Loser Opto-microactuaters Rotated by Molecular Dynamic Effects" Proc.of IEEE/LEOS Summer Topical Meeting, Optical MEMS,. 98H8369. 81-82 (1998)
• [Publications] 中尾智彦,太田正廣,他: "気体環境がレーザ光マイクロエンジン特性に与える影響" 日本機械学会第75期通常総会講演論文集. 98-1. 263-264 (1998)
• [Publications] 渡辺祐一,太田正廣,他: "ナノスケール断熱構造を有するレーザ光マイクロエンジンの研究" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集. 98-3. 941-942 (1998)