2021 Fiscal Year Annual Research Report
A challenge to lower limit of boiling incipience by hierarchical surface science
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20H02088
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高田 保之 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 特任教授 (70171444)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津田 伸一 九州大学, 工学研究院, 准教授 (00466244)
高橋 厚史 九州大学, 工学研究院, 教授 (10243924)
Shen Biao 筑波大学, システム情報系, 助教 (80730811)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 沸騰開始点 / 濡れ性 / 表面構造 / 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)新規表面開発と沸騰伝熱試験
本年度は流体をエタノールに加えてHFE7100を追加して沸騰試験を行った．アルミニウム伝熱面にリン酸アルマイト処理を施し，表面に微細構造を形成させたところ，HFE7100についても熱伝達率が3倍以上に向上することが確認された．ただし，エタノールで効果が認められたHNTコーティングはHFE7100では溶解してしまうため適用できないことが分かった．そこで，アルマイト処理を工夫してリエントラント構造を作製し，沸騰開始の低減を目指すこととなった．現時点でリエントラント構造の効果をある程度確認できているので，次年度に定量的な評価を実施する．
(2)ナノ空間での気液界面および相変化の実験的研究
昨年度に引き続きAFMおよびTEMを駆使して水および気泡のナノスケールでの相変化現象の観察を実施中である．
(3)発泡現象の分子動力学シミュレーション
発砲現象の物理機構の解明と発泡に最適な表面構造の探索を行うための分子動力学シミュレーションを実施中である．成果の取りまとめは最終年度に行う．
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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
本課題は毎年度繰り越し手続きを実施してきたが，リエントラントキャビティ構造を有する伝熱面の開発に成功し，効果の確認試験を令和4年度後半に集中して実施することができた．詳細な分析は残っているが，当初の目標は概ね達成しつつある．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1) 新規表面開発と沸騰伝熱試験
必要な実験データは令和4年度末までに概ね収集することができたので，令和５年度は実験データの分析と成果の公表に注力する．必要に応じて追加の実験等も実施する予定である．国際沸騰凝縮伝熱会議(ICBCHT2023)や第60回日本伝熱シンポジウムなどの影響力の大きい研究集会での発表を予定している．
(2) ナノ空間での気液界面および相変化の実験的研究
TEMおよびAFMを駆使して三相界線の挙動の観察を実施する．
(3) 発砲現象の分子動力学シミュレーション
フッ素系高分子で修飾された低エネルギー表面における気泡核形成過程を継続的に調べる．
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