2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel probe molecules and chemical reactions to analyze the property of ultrasonic microbubbles
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17K06908
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
興津 健二 大阪府立大学, 人間社会システム科学研究科, 教授 (60295095)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超音波 / バブル / 界面 / 高温 / 熱分解 / ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
超音波照射によって生成される高温高圧バブルを、水浄化技術やナノテクノロジーの分野に利用するためには、実際に生成しているバブルの特性を明らかにすることが重要である。最終年度では、高温バブルから発せられる光（ソノルミネッセンス、SL）を解析して、SLの解析結果からバブル特性を考察することを試みた。SL解析装置として、市販の蛍光光度計の改良と超音波照射実験システムの改良を行った。空気溶存水からのSL発光強度は超音波強度が高くなるにつれて増加するが、超音波強度が高すぎると発光強度は減少した。この結果は、水の熱分解からの過酸化水素生成速度の結果や、窒素の酸化反応からの硝酸イオンと亜硝酸イオンの生成速度の結果と一致した。超音波強度が高すぎると、高温高圧に達しているバブルの数が減少することが示唆された。さらに、NaCl水溶液に超音波照射したときに発せられるNa発光などから高温高圧バブルの特徴について考察した。次に、水溶液のt-ブタノール濃度がSL発光強度に与える影響について調べた。空気溶存水では、t-ブタノール濃度が増加すると発光強度が減少したが、水溶液に溶存させる雰囲気ガスの種類によっては、発光強度が増加する現象が観察された。前者の理由についてはt-ブタノールのガス状分解生成物がバブル温度を低下させていることが示唆されたが、後者の理由については現在解析中である。また、t-ブタノールの分解からは、低級炭化水素に加えて、一酸化炭素と二酸化炭素が生成されるが、溶存気体に酸素を含む系では一酸化炭素はほとんど生成されず、二酸化炭素が生成されることが確認された。SLの実験結果からも、溶存酸素はバブルの特性に大きな影響を与えることが確認された。
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