2013 Fiscal Year Annual Research Report
分子間エネルギー輸送機構に基づいた固液界面熱抵抗の制御
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23360099
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
芝原 正彦 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40294045)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 界面熱抵抗 / 固液界面 / 分子動力学解析 / エネルギー輸送機構 |
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| Research Abstract |
本研究では，固液界面における微細構造と，固体－液体界面の分子間エネルギー伝達機構ならびに固液界面熱抵抗の三者の相関関係を明らかにすることを目的としている．本年度はこの目的を達成するために，以下の研究項目を実施した．
①ナノ粒子層の特性と固液界面熱抵抗の関係の解明：ナノ粒子層の付着した界面モデル解析プログラムを用いて，そのナノ粒子層の特性と固液界面熱抵抗の関係について調べた．ナノ粒子多孔質の特性としては，ナノ粒子付着密度，ナノ粒子の熱伝導性，ナノ粒子の濡れ性などをパラメータとした．固液界面熱抵抗の計算のために，液体相を固体層で挟んだ計算モデル系を用いて，上下固体層に有意な温度差を形成することにより，液体相内に温度勾配を形成する非平衡分子動力学シミュレーションを実施した．その結果，ナノ粒子が層状に付着している場合には，ナノ粒子が単体で付着している場合と比べて，界面熱抵抗が極めて大きくなる場合があることが分かった．
②ナノ粒子質が付着した界面における固体－液体界面分子エネルギー伝達機構の解析：固体－液体界面分子間エネルギー伝達機構を解析するプログラムをナノ粒子層が付着した界面モデル解析プログラムに適用して，種々の液体分子モデルの場合に，界面微細構造と界面エネルギー伝達機構の関係がどのように変化するかを調査した．また，界面に堆積したナノ粒子層が界面エネルギー輸送形態に与える影響に関して，調査と検討を行った．
上記①と②について研究成果をまとめて，国内外の学会にて研究発表を行うとともに，学術雑誌に公表を行った．
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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
当初の計画どおり，界面微細構造・熱抵抗・エネルギー輸送機構の関係について一般的な研究成果が得られていること，ならびにナノ粒子が堆積して層を形成した系における固液界面熱抵抗ならびにエネルギー伝達機構の解析が順調に進んでいることからおおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後（最終年度）は，ナノ粒子堆積構造が固液界面熱抵抗やエネルギー輸送メカニズムに及ぼす影響について，さまざまな熱力学条件において数値解析的に調査してより一般的な知見を得るとともに，実験的検証も実施する予定である．
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