2019 Fiscal Year Research-status Report
An application to teaching materials of heating and melting experiments using microwave oven
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17K01062
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| Research Institution | Oita National College of Technology |
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Principal Investigator |
二宮 純子 大分工業高等専門学校, 一般科理系, 准教授 (60632726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 崇寿 大分工業高等専門学校, 電気電子工学科, 准教授 (30508867)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 光の干渉 / 教材 / 酸化皮膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一般家電製品の電子レンジ3種（ターンテーブル型，フラット型，スチーム型）を用いて金属加熱融解の昇温速度と酸化皮膜形成について調べ，それぞれの実験条件を検討した．フラット型は設置場所により加熱ムラが大きく，実験結果にばらつきが生じる原因になりやすいが，高温になった加熱装置を電子レンジ庫内から取り出す場合，土台がふらつかないため安定しており，安全性が高い．ターンテーブル型は，500℃以上の高温になった加熱装置で庫内の一部が溶けたり，ガラス製のテーブルが割れるといった危険性があることが明らかとなった．
また，熱衝撃による加熱容器（ムライトるつぼ）の破損を防ぐため，耐火コンクリートおよび耐熱性の新規素材であるジオポリマーを用いて，加熱容器を保護する装置の製作を試みた．ジオポリマーとは，無機ケイ酸が縦重合しており，一般的なコンクリートより高温抵抗性に優れていることが報告されている．耐火セメントとジオポリマーNa型では，500℃以上の昇温において加熱容器が破損しないことから，金属加熱融解装置として有効であることが示唆された．
Sn-Zn合金の干渉色は，マルチチャネル分光器（Ocean Optics社，FLAME-S）を用いて，色調の異なる9種類の酸化皮膜の波長を測定した．これらの実験データを用いてExcel 2010（Microsoft社製）を利用し，加熱時間と入射角を入力することで酸化皮膜の膜厚を計算し，疑似的な酸化皮膜の波長のグラフを作製するシミュレータを試みた．酸化皮膜の波長はシミュレータで作製した疑似的な酸化皮膜の波長よりも反射強度が高くなっていたが，実測値の波形とシミュレーション値の波形が類似するという結果が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
耐火セメントおよびジオポリマーを用いた熱衝撃緩和装置は，電子レンジ庫内における急激な熱衝撃からくる坩堝の破損を防げることが確認できた．また，観察される干渉色とそのスペクトル分布がグラフ表示される「スペクトラムシミュレータ」では，実測値の波形とシミュレーション値の波形が類似することを確認した．
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| Strategy for Future Research Activity |
熱衝撃緩和装置の形状・厚みは，設置した加熱容器内の合金の昇温速度に影響を与えるため，金属の融解温度に達するのに最適な熱衝撃緩和装置の形状について検討を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
耐火セメントおよびジオポリマーは既存の材料を使用したこと，また加熱容器である坩堝の破損が減少した．また，新型コロナウイルス感染症の影響により3月の学会発表（旅費）が発生しなかった．
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Research Products
(1 results)
