2018 Fiscal Year Annual Research Report
Freezing Enhancement for Supercooled Ice Nucleation by Electrostatic Cooling based on Double Layer Theory
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16H04276
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
小林 厚子 東京工業大学, 地球生命研究所, 研究員 (50557212)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | コロナ風 / 静電冷却 / 極低温下 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
静電冷却とは、静電界内で冷却・熱効果を示す現象として知られているが、低温度環境下で氷晶の温度下降に応用された例はほとんどなく、またその物理理論は明らかではない。そこで本研究は、(1)２重境膜理論モデルに基づき、過冷却氷晶状態から迅速に熱を奪うことによって、ガラス状の氷晶から固体結晶化する技術を確立し、(2)進行中の過冷却促進技術と組み合わせた新規凍結技術の開発を目的とした。気・液境膜内では、物質拡散移動は、2重境膜理論に基づいた定常的な拡散に支配されるため、効率が悪い。 そこで本研究は、静電界中で発生するコロナ風が2重境界層膜を拡散することに注目し、極低温化での過冷却氷晶の温度下降を促進させる技術の確立を目的とした。本研究では、過冷却から氷晶形成過程(融解熱を放出する)に移行する直後に実験が開始できるような体制が必要なため、A)標準水として使う試料水の過冷却を生じる条件を見出すこと、B)静電界中でコロナ風を発生させるコロナ放電電極の製作、C)コロナ風発生装置の製作と装置の取り付け、試作する装置に温度センサーを搭載して、コロナ風による氷晶の温度降下を測定すること、D) 冷却効果と熱収支より、2重境膜理論モデルの考察をおこなうことを目的とした。（A)では、試料水が必ず過冷却を生じる条件で、過冷却を設定することが可能になった。（D)の熱収支のところでは、極低温下での効果を検討する前に、常温でコロナ風を発生させ、濾紙の乾燥速度を測定し、物質移動の効果を検討できた。またコロナ風による気・液界面における熱移動の促進の効果の測定に成功した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 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。
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| Remarks |
化学工業日報、共同通信社、カリフォルニア工科大学プレス、PNASプレス、Journal of Chemical Engineering
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