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2016 Fiscal Year Research-status Report

分子スケールから考える固気液三相界線の物理

Research Project

Project/Area Number 16K06126
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

西山 貴史  九州大学, 工学研究院, 助教 (80363381)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 厚史  九州大学, 工学研究院, 教授 (10243924)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsナノバブル計測技術 / FM-AFM
Outline of Annual Research Achievements

沸騰伝熱は幅広く応用されているにも関わらず、そのメカニズムには不明な点が多い。特に沸騰初期の気泡発生プロセスに関してはほとんどわかっていないと言っても過言ではなく、その原因はナノスケールでの検証が十分に為されていないことに尽きる。その一方で、原子間力顕微鏡(AFM)による固液界面計測により、ナノバブルと呼ばれる微細な気泡の存在が明らかとなっている。本研究ではAFMの中でも最も高感度な固液界面計測および3次元フォースマッピング計測が可能なFM-AFMを用いて固液界面ナノバブルの安定化メカニズムを解明することを目的とし、得られた知見を親水・撥水複合伝熱面の最適化に活かして伝熱機器の基本性能向上を目指すものである。初年度となる平成28年度の計画では、FM-AFMによるナノバブル計測技術の向上、およびナノバブル周辺の3次元フォースマッピング計測を行うことを主な目標として研究を進めてきた。
この研究においては、ナノバブル計測以前にFM-AFMを使いこなすこと自体がスキルを要する作業である。これまでにHOPGをはじめ、マイカ・Siウェハーなど種々の基板材料を用いて液中計測のトレーニングを行ったことにより、FM-AFMによるナノバブル計測および3次元フォースマッピングのスキルは明らかに向上した。ただ、3次元フォースマッピングに関しては、計測自体は行うことができているが、それをナノバブル周辺で行うとなるとより困難であり、そこはさらなる工夫が必要であることがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

FM-AFMの取扱いにも慣れてきて、ナノバブル計測技術は着実に向上している。また、ナノバブル周辺の3次元フォースマッピングを試みた際、熱ドリフトによる不安定性が問題となったため、計測部分全体を恒温槽で覆う措置を行った。
FM-AFMによるナノバブル計測自体が難しく、ナノバブル周辺の3次元フォースマッピングはより困難であることは想定どおりであり、初年度は技術向上に当てる予定であった。よって研究の進展はおおむね順調である。

Strategy for Future Research Activity

2017年の4月より研究代表者が九州大学から福岡大学へ異動することとなった。現時点では福岡大学にて固液界面ナノバブルの計測を行える環境は整っていないため、今後は九州大学に出向いて、これまでに使用していたFM-AFMを用いた実験を行うことになる。しかしながら、勤務地がさほど離れていないこともあり、特に研究計画の変更等は必要なく、予定通り研究を進めていく。

Causes of Carryover

平成28年度については、AFMカンチレバーの購入費用、AFM使用料、成果発表の旅費など多くの経費を他の予算から支出することができ、さらには実験補助への謝金も発生しなかったこと等によって本研究費からの支出が抑えられたため、次年度使用額が生じることとなった。

Expenditure Plan for Carryover Budget

研究代表者の所属機関が変わり、今後は外部の使用者として九州大学の中央分析センター所管の装置を使用することになるため、その利用料等として使用し、実験補助の人件費としても使用する予定である。

  • Research Products

    (4 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] Nanoscale pinning effect evaluated from deformed nanobubbles2017

    • Author(s)
      Hideaki Teshima, Takashi Nishiyama, Koji Takahashi
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 146 Pages: 014708

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1063/1.4973385

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Deformation mechanism of interfacial nanobubbles affected by AFM scanning2017

    • Author(s)
      Hideaki Teshima, Takashi Nishiyama, Koji Takahashi
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Micro and Nano Technology (ISMNT)
    • Place of Presentation
      Centennial Hall Kyushu University School of Medicine, Fukuoka
    • Year and Date
      2017-03-19 – 2017-03-22
  • [Presentation] Effect of Hydrophilic Domains on Nanobubble Generation2016

    • Author(s)
      Takashi Nishiyama, Ayumu Iwanaga, Koji Takahashi, Yasuyuki Takata
    • Organizer
      The 4th International Forum on Heat Transfer (IFHT2016)
    • Place of Presentation
      Sendai International Center, Sendai
    • Year and Date
      2016-11-02 – 2016-11-04
  • [Presentation] Experimental Study on the Coalescence of Interfacial Nanobubbles2016

    • Author(s)
      Hideaki Teshima, Takashi Nishiyama, Koji Takahashi
    • Organizer
      The 27th International Symposium on Transport Phenomena (ISTP27)
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center, Honolulu, USA
    • Year and Date
      2016-09-20 – 2016-09-23

URL: 

Published: 2018-01-16  

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