ナノサイズ多孔面による熱・物質移動の分子レベルでの制御

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650211
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 河原 全作 京都大学, 工学研究科, 助手 (10201451)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 修 京都大学, 工学研究科, 助手 (40127098) ; 芹澤 昭示 京都大学, 工学研究科, 教授 (10027146)
• Keywords: ナノサイズ多孔面 / 熱・物質移動 / 分子動力学 / 陽極酸化 / 伝熱

Research Abstract

本研究は、微小径(マイクロメートルからナノメートルオーダー)の多孔が形成されている物質の表面上での輸送現象について実験及び理論・計算の両面からアプローチすることにより、多孔の形成過程に関する情報を得るとともに多孔周りでの熱物質輸送の状況を把握し、その知見に基づいた熱・物質移動の分子レベルでの制御を目的としたものである。本研究では、ナノサイズの多孔を有する表面の代表的なもののひとつである陽極酸化膜の多孔面を中心に研究を行った。
理論・計算面では、陽極酸化による多孔形成機構に関して、既存の研究によりすでに得られている孔のサイズと溶液の温度・濃度、印加電圧などのマクロパラメータとの関係についての知見をもとに、孔形成機構に関するミクロレベルでの理論構築のために、古典力学的分子動力学コードにより、多孔形成の基礎過程のシュミレーションを行った。また、この多孔面を用いた場合の熱物質輸送への影響を検討するために、微小空間での熱物質輸送の基礎過程に関する数値シミュレーションを行った。
実験面では、陽極酸化の膜形成時における非平衡条件の影響に関する実験を行った。パラメータは、温度分布、濃度分布、印加電圧・電流等である。また、多孔膜表面を用いた自然対流及び沸騰熱伝達に関する実験を行い、非多孔面との相違について比較検討した。