2022 Fiscal Year Research-status Report
Can radicals be generated from ultrafine bubbles?
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22K03914
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| Research Institution | Kochi National College of Technology |
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Principal Investigator |
秦 隆志 高知工業高等専門学校, ソーシャルデザイン工学科, 教授 (00342577)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | ウルトラファインバブル / ナノバブル / ラジカル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
流体工学分野の混相流を筆頭に、多くの学術分野や産業分野においてファインバブル（微細気泡）研究が加速度的に進んでいる。しかしながら、ファインバブルの内、特に1μm未満のウルトラファインバブル（ナノバブル）には非常に大きな学術的『問い』が未解明のまま残っている。それは、ウルトラファインバブルからラジカルが発生するのか？といった『問い』である。このラジカルは非常に高い反応性を有することから、学術を基盤とする産業的利用性が高く、この「答え」が強く求められている。本研究では、この長きに渡り残されている学術的大きな『問い』の解明に向け仮説を提案し、仮説の検証から「答え」を得て、さらに効率的なラジカル発生技術へと深化させ、社会実装技術とした構築を目指す。
研究概要としては、【① UFBが外部刺激によって崩壊しラジカルが発生するのか？（仮説の検証）：1年目】、【② UFBが不純物へ接触することによって崩壊しラジカルが発生するのか？（仮説の検証）：2・3年目）】、【③ 仮説検証をもとにしたUFBからの効率的ラジカル生成に関する基本構築（技術深化）：4年目】とした。
初年度は上記項目の①を実施し、UFBに対し混和転倒や紫外線、加温、冷却、沸騰、凍結融解、超音波処理等をおこない、UFBの安定性を評価した。結果、比較的弱い応力ではUFBは安定的に存在し、強い応力や状態変化などが生じた場合にUFBの崩壊を確認した。合わせて当該過程においてラジカル種が観測され、基本的にはUFBの崩壊量とラジカル量の間に相関性が確認された。他方、紫外線処理でUFB自体は安定的に存在したが、内包する気体（空気）との反応からオゾン、および過酸化水素の発生を確認した。なお、これらの知見を学会発表で報告した。
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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
研究概要としては、【① UFBが外部刺激によって崩壊しラジカルが発生するのか？（仮説の検証）：1年目】、【② UFBが不純物へ接触することによって崩壊しラジカルが発生するのか？（仮説の検証）：2・3年目）】、【③ 仮説検証をもとにしたUFBからの効率的ラジカル生成に関する基本構築（技術深化）：3年目】の3項目を設定した。1年目は項目①が該当する。
【① UFBが外部刺激によって崩壊しラジカルが発生するのか？（仮説の検証）：1年目】
UFBに対し混和転倒や紫外線、加温、冷却、沸騰、凍結融解、超音波処理等をおこない、UFBの安定性を評価した。結果、混和転倒や紫外線、加温、冷却ではUFBは安定的に存在し、沸騰や凍結融解、超音波処理によってUFBの崩壊を確認した。合わせて当該過程においてラジカル種が観測され、基本的にはUFBの崩壊量とラジカル量の間に相関性が確認された。ただし、各種の処理自体でラジカル量が変動する可能性があり、今後、検討を継続する。他方、紫外線処理でUFB自体は安定的に存在したが、内包する気体（空気）との反応からオゾン、および過酸化水素の発生を確認した。
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| Strategy for Future Research Activity |
項目①で各種の処理自体でラジカル量が変動する可能性を確認したことから、当該検討を継続する。
さらに前述までに示した【② UFBが不純物へ接触することによって崩壊しラジカルが発生するのか？（仮説の検証）：2・3年目）】、【③ 仮説検証をもとにしたUFBからの効率的ラジカル生成に関する基本構築（技術深化）：4年目】を実施する。特に近接の年度では項目②について注力し、最終年度では項目①・②で得られた各知見から『問い：UFBからラジカルが発生するのか？』に対する仮説の検証と、ラジカル発生の要因を決定づける。さらに、その要因を強めることによりUFBから効率的ラジカル生成の基本構築をおこない、社会実装技術の構築に繋げる。
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| Causes of Carryover |
購入を検討していた物品がコロナ禍での具材不足により納期が未定となり、デモ機で実施したことから次年度使用額が生じた。次年度以降で当該物品等の購入を計画している。
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