2018 Fiscal Year Annual Research Report
Studies on functional, hydrophobic, anti-freezing and anti-frost surfaces by using ice-growth inhibition polypeptide and a temperature response material
| Project/Area Number |
15H02220
|
|---|
| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
萩原 良道 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (50144332)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 直毅 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 教授 (60243127) [Withdrawn]
大久保 英敏 玉川大学, 工学部, 教授 (80152081)
灘 浩樹 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (90357682)
和久 友則 京都工芸繊維大学, 分子化学系, 助教 (30548699)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 熱工学 / ポリペプチド / 機能面 / 着氷防止 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
1. 不凍ポリペプチドをコーティングしたガラス面を作製し、水滴の凍結実験を行った。とくに、水滴の接触面を同一にした場合、一定の表面温度を数通りに変えた場合、別の結合剤を用いた場合について、温度と氷付着応力の測定を行った。また、耐久性および透明度を調べた。その結果、同一接触面の場合には過冷却温度はコーティングにあまり依存しないこと、ガラス面と異なり表面温度が低いほど付着応力が減少すること、結合剤として3-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いた場合には付着応力がより低下すること、約100回まで繰り返し氷除去できる耐久性があるとみなせること、透明性はコーティングによって損なわれないことを明らかにした。
2. 格子状微細溝を設けたガラス面に結合剤をコーティングした機能表面上の衝突水滴の凍結に関する測定を行い、以下のことを明らかにした。表面に霜が存在しない場合には、氷殻が形成されたのち氷層が形成され凍結が完了した。他方霜が存在する場合には、氷殻は形成されず氷層が形成された。なお、霜が存在して衝突水滴が過冷却の場合には、衝突直後に氷殻を形成した。さらに、過冷却水滴の凍結時間が長くなった。
3. フェーズフィールド法を用いた液滴の凍結に関する数値シミュレーションを行い、新たな式を用いて凍結による体積増加を定量的に予測することに成功した。
４．分担者の主な実績として、微細加工された銅板による着霜の測定を行い、表面を撥水処理したことにより霜層が薄くなること、冷却面投影面積を10％以下にすることにより過冷却解消と霜結晶の生成・成長を遅らせることが出来ること、微細加工形状を施して溝の幅を広くした場合にドライエリアが発生することを明らかにした（大久保教授）。また、分子動力学シミュレーションを行い、不凍ポリペプチドが螺旋構造を有すること、その端面が開いて氷結晶面に吸着することを得た（灘研究員）。
|
| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
|
