熱ほふく流を利用したナノメータ浮上駆動メカニズムとその動特性に関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650057
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 福井 茂寿 鳥取大学, 工学部, 教授 (40273883)
• Keywords: 分子気体力学 / モンテカルロ直接シミューレーション(DSMC) / 熱ほふく流 / マイクロトライボロジー / 分子気体潤滑(MGL) / マイクロ理工学 / 非接触マイクロメカニズム / 動特性

Research Abstract

マイクロ/ナノメカニズムでは、形状が非常に小さいことによって従来無視し得た力が顕在化し、場合によってはそれを駆動力にしたメカニズムが提案されている。例えば、対象とする代表長さ hに比べ気体の分子平均自由行程λが必ずしも無視できない場合、すなわちクヌッセン数Kn(=λ/h)が無視しえない場合には、分子気体力学(希薄気体力学)に特有な現象が生じ、それを用いたメカニズムが考察される。本研究の目的は、マイクロな系に特有な現象の一つとして、境界壁の温度勾配の存在による"熱ほふく流(Thermal creep flow)"に着目し、これを利用した新しい非接触支持メカニズムにおける動特性の解析手法の確立、さらには面内方向の駆動法を究明し、マイクロマシン要素としての可能性を定量的に解明することである。
本年度には、熱ほふく流を考慮した分子気体潤滑(MGL)解析の拡張によって、新しい非接触浮上メカニズムの動特性解析手法の確立を目指し、周波数領域の線形動特性解析手法のための定式化と解析プログラムの基礎検討を行った。この定式化と基本プログラムの検討では、各種境界形状および温度条件の取り込み等が可能である。今後、この基本的な動特性解析手法に基づく解析プログラムを完成することにより、非接触浮上メカニズムの動特性解析および駆動力算定の手法を確立していく。

Research Products

• [Publications] 福井茂寿・山根清美: "分子気体潤滑のDSMC解析" 日本流体力学会第9回計算流体シンポジウム講演論文集. 435-436 (1998)
• [Publications] 福井茂寿・山根清美: "分子気体潤滑解析の液晶ディスプレイ作成・マイクロマシンへの応用" 日本機械学会第76期全国大会講演論文集(V). 151-152 (1998)
• [Publications] 福井茂寿・山根清美: "自由分子流領域における気体潤滑の特性解析(速度分布関数に基づく境界値問題)" 日本機械学会IIP,98講演会論文集. 74-75 (1998)