2019 Fiscal Year Research-status Report
プラズマと接する液体界面における表面張力変化の計測と解明
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18K03596
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
白井 直機 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (80552281)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 大気圧プラズマ / 気液界面プラズマ / 表面張力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
プラズマ液体界面反応場において、物理パラメータである表面張力に着目して、プラズマによる影響を調査した。音響ホーンを利用して液面に励起したキャピラリー波によって生じる回折レーザー光の干渉パターンを解析することにより非接触で表面張力を計測する方法を確立し、プラズマの有無による変化を調べた。
これまで水面上部に大気圧プラズマジェットを生成し、プラズマ照射の前後における表面張力の時間変化を測定したところプラズマ照射前は表面張力の値は72.8 mN/m前後の値で時間変化しないが、照射後から徐々に増加し、８分が経過した時点で84.5 mN/mに達し、プラズマ照射を停止すると表面張力は低下することを確認している。
本年度は液体上部に、レーザー誘起蛍光法によりOHラジカルの分布を計測して表面張力の変化との相関を調査した。プラズマジェットと水面の位置を変化させたところ、OHラジカルが水面に接触する条件のとき、表面張力が上昇し、距離が近いときほど表面張力は上昇することを実験的に確認した。逆にOHラジカルが水面に接触していないときには表面張力の上昇は見られない。このことからOHラジカルは表面張力の変化に影響を与えている可能性がある。OHラジカルやH2O2は液相側気液界面において自由エネルギーの極小を持つという研究結果があることから、プラズマによって励起されたOHラジカルが気液界面を通過し、液相側界面近傍に局所的に滞在している可能性がある。
表面張力の計測により気相部で生成されたラジカル等の液相へ輸送を評価できる可能性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
プラズマとラジカルが相互作用して、表面張力に変化を与えていることを実験的に明らかにした点は、画期的な成果といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
プラズマによって誘起されるラジカルの存在によって表面張力が変化することは実験的に明らかにしたので、今後はより詳細な時間的、空間的な変化を調査し、表面張力変化の物理的な意味を明らかにする。さらに表面張力計測によるプラズマ液体界面の反応をリアルタイム計測の可能性の有無について検討する。
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| Causes of Carryover |
購入した物品の金額の一部が返金された。
次年度の消耗品として利用する。
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