2020 Fiscal Year Annual Research Report
Generation of novel functional materials by using hydrodynamic cavitation with particles
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20H02021
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
祖山 均 東北大学, 工学研究科, 教授 (90211995)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北川 尚美 東北大学, 工学研究科, 教授 (00261503)
佐々木 裕章 東北大学, 工学研究科, 助教 (90812040) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | キャビテーション / 固体粒子 / セルロースナノファイバ / 表面力学設計 / 機械的表面改質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. ベンチュリ管を用いて発生させた流動キャビテーションによりセルロース粒子を解繊してセルロースナノファイバ(CNF)を生成できることを実証し，走査型電子顕微鏡(SEM)でCNFを観察した。
2. ベンチュリ管を用いた流動キャビテーションの流れ場に残存する残留気泡を可視化観察した結果，残留気泡の挙動を高速度観察することによりキャビテーション流れ場の音速を計測できる可能性を見い出し，その計測結果の妥当性を実験的に明らかにした。また，ベンチュリ管を用いた流動キャビテーションを取り上げ，絞り部下流側の圧力とキャビテーション強さの関係について，キャビテーション流れ場の音速と渦キャビテーションの発生周期などを考慮することにより，その相関関係を推測できることを明らかにした。
3. 固体粒子を混濁させたキャビテーション噴流による表面改質(Cavitation Abrasive Surface Finishing CASF)により金属製積層造形材の疲労強度を向上できることを実験的に明示した。CASF後にキャビテーションピーニングで加工することにより，金属製積層造形材の疲労強度をさらに向上できることを実証した。また，キャビテーションピーニングで加工した金属製積層造形材をSEM観察した結果，積層造形時の積層間の欠陥がキャビテーションピーニングにより開口して亀裂となる危険性があることを見い出し，金属製積層造形材のキャビテーションピーニングでは好適なキャビテーションの強さが存在する可能性が明らかになり，今後の表面力学設計の指針を得た。
4. 金属製積層造形材はバルク材に比べて耐キャビテーション損傷性が悪化することを実験的に示し，金属製積層造形材の耐キャビテーション損傷性をCASFやキャビテーションピーニングにより改善できることを実証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書の研究計画に記した項目について，順調に実施し，着実な成果を得ている。
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請書の研究計画に記した項目について，令和2年度は順調に実施できたので，今後は，引き続き，交付申請書の研究実施計画に記した項目について研究を推進する。
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