2021 Fiscal Year Research-status Report
Exploration of surface nano structures to control micro thermal flow fields in the high Knudsen number regime
| Project/Area Number |
21K03853
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
山口 浩樹 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50432240)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 高クヌッセン数流れ / 適応係数 / 境界条件 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ・ナノスケールの熱流動場では，比表面積が大きくなることからその構造自体に境界条件の影響を強く受ける．特に高クヌッセン数となる場合，境界条件は流体の分子の固体表面における散乱過程を意味しており，分子の固体表面の状態への適応度を統計的に表す適応係数によって表現できることが知られている．そして，数値解析からは境界条件に適用した適応係数の値の違いだけによってマイクロ熱流動場は大きく変容してしまうことが示されている．この結果は適切な適応係数を持つ固体表面を採用することにより意図した熱流動場を得られる可能性を示唆している．そこで本研究では，様々な技術や材料により実現された表面ナノ構造を持つ固体表面を幅広く探索し，様々な性状の固体表面において適応係数がどのように変化するかを調査し，それらを用いることでマイクロ熱流動場の制御を実現することを目指す．
まず，様々な適応係数を有する固体表面を実現するために，表面ナノ構造を有する固体表面試料に関する調査，検討を行った．併せて，熱輸送に関するエネルギー適応係数と流動抵抗に関する接線方向運動量適応係数をそれぞれ計測するためのシステムの構築，検証を行った．なお，これらの計測システムにおいては同一の固体表面試料に対する計測が可能である．そして典型的な表面構造とみなせる粗さの異なる工業表面を有する固体表面試料を準備し，表面性状の計測を行うとともに，それぞれの適応係数の計測を行った．得られた2つの適応係数を相補的に利用することにより散乱形態の解析も行った．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
進捗状況は順調であり，ほぼ当初の計画通りである．
|
| Strategy for Future Research Activity |
引き続き，表面ナノ構造を有する固体表面試料の作製と，並行して適応係数の計測を実施し，散乱形態の解析を進めるとともに表面ナノ構造と適応係数の関係の解析を進める．最終的には実際に計測した適応係数をもとに，作製した固体表面を利用することによって意図した熱流動場を実現することへとつなげる．
|
| Causes of Carryover |
固体表面試料について，作製費用が多くかからないものから計測を開始したたため，次年度使用額が生じた．今後，表面ナノ構造を有する固体表面試料を順次作製していく際に合わせて使用する．
|
Research Products
(2 results)
