2005 Fiscal Year Annual Research Report
超音波により誘起されるマイクロヘテロ反応場の解析と化学プロセスへの展開
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17310086
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
飯田 康夫 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 研究グループ長 (20356405)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
砥綿 篤哉 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (80357590)
安井 久一 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (30277842)
小塚 晃透 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (60357001)
辻内 亨 独立行政法人産業技術総合研究所, 先進製造プロセス研究部門, 主任研究員 (70357515)
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| Keywords | 超音波 / マイクロ空間 / 反応場 / キャビテーション |
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| Research Abstract |
マイクロヘテロ反応場として、空間的に反応領域が拘束されたマイクロリアクター型反応場と、溶液内に形成されるエマルション型反応場の2つについて研究を進めた。マイクロ空間への気泡導入は、これまで超音波キャビテーションの結果として生じる気泡を用いてきたが、可制御性を得るために、マイクロ電極を利用した電気分解やマイクロチャンネルからの気泡導入により、数と大きさ(数ミクロンから100ミクロン程度まで)を制御した気泡導入法を開発した。このようにして外部から導入した気泡に対して、超音波による振動を励起し、振動モードやマイクロストリーミング強度に対する気泡径依存性等を検討した。また、気泡振動と気泡周囲の流れを同時観測するためのパルス半導体レーザーを光源とした顕微観測装置を組み上げ、観察や測定に利用した。また、マクロな系においても、マイクロバブルの導入によりソノケミカル反応効率を上昇させることが可能であることを見出した。一方、エマルション型マイクロヘテロ反応場を用いた材料合成応用としては、生体への応用を視野においたナノ蛍光体粒子の合成を進めた。具体的には、アパタイトナノ粒子にユーロピウムイオンをドープした蛍光体を作成し、蛋白質との親和性についての検討を進めている。さらに、パラフィンを超音波で極微分散したエマルジョンをテンプレートとして用いたジルコニア多孔体を作成し、気孔径分布を評価した。本研究のもう一つのテーマである理論解析では、これまでにKeller式を基礎とした微小気泡のダイナミクスと気泡内化学反応、熱交換などを組み入れたシミュレーションコードを開発してきたが、本年度は、有限要素法を用いた器壁振動と連成させた音場解析に着手した。
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