2005 Fiscal Year Annual Research Report
ペルチェ素子と形状記憶合金を用いたマィクロポンプの開発とナノ流体の流動解析
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16560153
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
鳥居 修一 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 教授 (30180201)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井村 英明 熊本大学, 工学部, 教授 (10040396)
小糸 康志 熊本大学, 工学部, 助手 (70347003)
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| Keywords | マイクロポンプ / ペルシェ素子 / ナノ流体 / 可視化 / 形状記憶合金 / ナノダイヤモンド |
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| Research Abstract |
デフューザーバルブ、ペルチェ素子と形状記憶合金とが組み合わさった熱電運動素子、ノズルバルブからなるマイクロポンプを製作した。その結果、下記のことが明らかとなった。
1)ペルチェ素子にパルス電力を加えることによって、それに追随して素子が吸熱・発熱を規則的に繰り返した。
2)ペルチェ素子の規則的な吸熱・発熱に伴って形状記憶合金が規則適に変形できることを確認した。
3)フューザーバルブ、ペルチェ素子と形状記憶合金とが組み合わさった熱電運動素子、ノズルバルブからなるマイクロポンプを製作した。アルミプレート上にレーザーを使って加工した。
4)作動媒体として水を使用し、形状記憶合金の変形によってポンプ内の水が移動することを、申請して購入した画像顕微鏡で記録した。
5)ナノ粒子状物質として、ナノダイヤモンドを使用した。まず、従来使用されているアルミナ、CuOをナノ粒子状物質を使用した場合のナノ流体の熱物性との比較を行った。同率の体積分率のナノダイヤモンドを含んだ場合の熱伝導率はアルミナやCuOのナノ流体と比較して高い値を示す事を明らかにした。
6)ナノダイヤモンドからなるナノ流体を用いた熱流動実験を行い、温度助走領域および熱的に十分発達した領域で単相流の値に比べて高い値を示すことを明らかにした。また、層流域でありながら、ナノダイヤモンドの体積密度によってヌセルト数が変化し、体積密度が増すにつれて(実験では5%まで)、ヌセルト数が増加することが分かった。
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