回復を伴う酸化物液滴の動的濡れ現象の機構解明

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20860054
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 中本 将嗣 Osaka University, 大学院・工学研究科, 特任助教 (80467539)
• Keywords: 界面物性 / 酸化物融体 / 濡れ性 / 表面張力 / 界面反応

Research Abstract

固体基板上の液滴の挙動である濡れ現象は金属精錬分野などあらゆる生産プロセスでみられ、プロセスに重要な役割を果たしている。気体-液体-固体各界面で反応を伴う場合、濡れは時間的に変化し(動的濡れ現象)、特に反応中劇的に変化していた濡れが反応の弱まりとともに元の状態に戻る現象を回復と呼んでいる。動的濡れ現象により反応に関与する界面積の増減、また界面そのものの不安定性が引き起こされ、プロセスの制御や効率に大きく影響する。その重要性からこれまでにも同現象の機構を解明すべく数々の研究がなされてきたが、異相界面での現象を取り扱う複雑さから十分には理解されていないのが現状である。
本年度は新規に見出したCO_2-CO雰囲気からArに切り替えることより起こる固体Cu基板上のNa_2O-SiO_2液滴の回復を伴う動的界面現象に関して、以下の知見を得た。従来酸化物融体中の金属液滴でX線透視法を利用して観察されている動的界面現象と比較して、気液間を主な反応界面にしている本研究ではCCDなどにより液滴形状を直接観察する洗練された手法(静滴法)により動的界面現象を鮮明に観察することに成功した。また、得られた観察画像から濡れ性の評価に必要な界面物性値(接触角)を高精度で算出した。実験における測定結果の傾向、また、熱力学計算結果における傾向を比較することにより、CO_2のNa_2O-SiO_2液滴からの解離が本動的界面現象に寄与していることを予測した。