1999 Fiscal Year Annual Research Report
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11305014
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森 勇藏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00029125)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
広瀬 喜久治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10073892)
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| Keywords | 超純水 / 電解加工法 / 超清浄・超精密加工法 / 水酸イオン / 表面酸化膜形成 / 触媒材料 / イオン交換材料 / 第一原理分子動力学シミュレーション |
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| Research Abstract |
(1)水分子を電離するための最も効率のよい方法を知るため、新たに提案・開発した実空間有限差分法によるシミュレーションプログラムを用い、中性、陽イオン、負イオンの各水分子の電離過程に対する第一原理分子動力学シミュレーションを行った。その結果、負イオン化した水分子の電離エネルギーが最も小さく、電子を付与することで水分子が電離しやすくなることが明らかになった。
(2)常温常圧において高密度の水酸イオンを含む超純水を作製するため、本研究では触媒反応を利用する。そこで、イオン交換材料表面と水分子との反応素過程を、実空間有限差分法を用いた第一原理分子動力学シミュレーションにより解析した。その結果、スルホン酸基と反応することによって、水分子が電離しやすくなることが明らかになり、高効率に水分子を分解することのできる高機能触媒表面を設計するための基礎データを得ることができた。
(3)触媒材料としてグラフト重合イオン交換繊維を用い、超純水の電気分解実験を行った。超純水内の水酸イオン密度を、常温・常圧水の100万倍まで増加させることが可能であることがわかった。これより、超純水が通過しやすい繊維状の触媒材料が有効であることがわかった。
(4)グラフト重合イオン交換繊維と回転陰極を用い、加工実験を行った。超純水加温供給装置により一定温度とした超純水を、超純水電解加工基礎実験装置に供給して行った。2A/cm^2までの電流密度において、Cu、Fe、Moの超純水電解加工を安定して行うことが可能であることがわかった。また、Si単結晶については、表面酸化膜形成を安定して行うことが可能であることがわかった。
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[Publications] Y.MORI, H.GOTO, K.HIROSE, I.KOBATA and Y.TOMA: "Development of Ultra-Precision and Ultra-Clean Electro-Chmical Processing Method Using Hydroxyl Ion in Ultrapure Water"Proceedings of the 9th International Conference on Production Engineering. 237-242 (1999)
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[Publications] N.SUMIDA, I.KOBATA, T.ONO, S.TSUKAMOTO, K.INAGAKI, K.SUGIYAMA and K.HIROSE: "First-Principles Molecular-Dynamics Simulation Based on Real-Space Finite-Difference Method : Dissociation of H_2O Molecule"Proceedings of the 9th International Conference on Production Engineering. 1043-1046 (1999)
