2008 Fiscal Year Annual Research Report
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19560207
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長山 暁子 Kyushu Institute of Technology, 大学院・工学研究院, 准教授 (60370029)
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| Keywords | ナノ構造 / 固液界面 / 熱物性 / 濡れ性 / 界面層 |
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| Research Abstract |
半導体製造技術をベースにした微細加工技術の進歩は, μmまたはnmオーダの流体機械や流体センサの製作を可能にし,それらの代表寸法は,固液界面の分子間相互作用の影響が現れる極めて小さいスケールに近づいている.このような小さな系では,重力の影響が無視でき,固液界面の分子間相互作用を表すパラメータである界面濡れ性が重要な役割を果たす.そのため,小型伝熱機器に対応するための高効率・高性能な伝熱面の研究開発において,界面効果を考慮した伝熱面の界面制御・設計が必要である.本研究では,伝熱面の界面構造を設計することより,固液界面の流動抵抗と熱抵抗を制御し,機能性伝熱面の創製を検討することを目的にしている.今年度は,メカニズム解明のための分子動力学解析を進めると同時に, Siマイクロチャンネルにおける単相流の強制対流熱伝達実験を行った.分子動力学解析においては,ナノチャンネルの内壁に高さ,幅とピッチの異なるナノ構造を配置し,非平衡条件下における親水面と疎水面の固液界面の熱抵抗,流動抵抗および液膜の蒸発速度を調べた.ナノ構造の寸法が固体・液体分子と同じスケールになると,固液界面の熱抵抗を低減させ,伝熱促進効果が現れるが,流動抵抗も増加させる結果となった.強制対流熱伝達実験においては,昨年度代表寸法300μmのマイクロチャンネルに対してナノ構造の影響はほぼ現れなかったが,今年度代表寸法50μmのマイクロチャンネルに対して界面構造が熱伝達特性に及ぼす影響を確認できた.親水部と疎水部を交互に配置した機能性伝熱面がマイクロチャンネルにおける熱抵抗および流動抵抗を能動的に制御できることを検証した.
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