2020 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement of surface tension change at the liquid interface in contact with plasma
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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 | 表面張力 / 大気圧プラズマ / ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
様々な応用が期待されている気液界面プラズマにおいて、プラズマが液体と接している際に液体の表面張力がどのように変化するかを計測し、その原因を明らかにすることを目的とした。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。水面上に2本の注射針電極よりヘリウムガスを噴出し、交差ガス流を用いた大気圧グロー放電を生成し、水面に照射されるラジカルが及ぼす表面張力の変化を調べた。その結果、放電プラズマ開始とともに徐々に表面張力が増加することが確認された。また放電停止後には、急激に表面張力が減少することを確認した。この放電停止時の表面張力の時間変化とレーザー誘起蛍光法により気相部に発生するＯＨラジカルを可視化して比較したところ、放電停止後からＯＨラジカルの空間アフターグローが消失するまでの時間と同スケールであった。また照射される液体にＯＨラジカルを捕捉するテレフタル酸溶液を用いてプラズマからのラジカル照射実験を行ったところ、表面張力の上昇は見られなかった。これらの結果からプラズマ照射による液体の表面張力の上昇の要因は、ＯＨラジカルが液体界面に直接寄与するか、或いはＯＨラジカルによって生成された物質が寄与することで表面張力を上昇させていることが明らかとなった。表面張力の上昇に液相に直接ＯＨラジカルが寄与しているかどうかは今後のプラズマ液体相互作用の理解について重要な課題であるが、表面張力というパラメータから反応を推定できることを明らかにしたことは重要な結果である。
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