2013 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
25420164
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
西山 貴史 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80363381)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 厚史 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10243924)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | ナノバブル / 超撥水 / 固液界面 / 熱工学 |
|---|
| Research Abstract |
本研究では固液界面のナノバブルを調査することによる発泡メカニズムの解明を目指すものであり、初年度は液中AFMによるナノバブル計測を正確に行うことを主な目的として研究に取り組んできた。まずは研究実施計画にて述べたとおり、新しいAFMの計測モードであるピークフォースタッピングという手法を用いて固液界面の観察を行った。表面構造と撥水性とを切り分けて評価するために、実験に用いる固体面としては極平坦で撥水性を有する面を用意する必要があり、シリコンウェハーの研磨面にFOPA単分子膜を形成することとした。FOPAとはホスホン酸誘導体の一種であり、酸化物上に撥水性の自己組織化単分子膜を形成する物質である。酸素プラズマ処理を施した基板をFOPAのエタノール溶液に浸漬し、その後ホットプレートで焼成した。得られた単分子膜の純水に対する接触角は 110°程度であり、従来のテフロン系薄膜と同等の撥水性を確認している。FOPA表面と水との界面をピークフォースタッピングAFMにて計測した結果、厚さ10-30nm、直径100-300nmのサイズのナノバブル計測に成功した。加えて、高配向性熱分解グラファイト（HOPG）の表面と水との界面についても計測を行い、こちらでも同様にナノバブルの存在を確認することができた。これらの結果より、ピークフォースタッピングAFMが撥水性の固体表面（FOPA単分子膜およびHOPG）と水との界面に存在するナノバブルの計測に有用であることが確認できた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の目標は液中AFMによるナノバブル計測を正確に行うことであり、撥水性のFOPA表面およびHOPG表面を用いた実験において固液界面ナノバブルの計測に成功しており、研究の進展は順調である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度には、ナノバブルを有する伝熱面を用いた沸騰実験を行うことにより、ナノバブルの存在が沸騰開始時の発泡に対してどのような影響を及ぼすのかを調査する。具体的には、新たに MEMS 技術を積極的に用いてFOPA単分子膜表面をパターニングしてナノバブルの数密度を制御し、それぞれにおいて沸騰現象を観察する。沸騰実験については連携研究者の協力を得て、従来用いられている沸騰実験装置を活用して行う。伝熱面近傍の温度計測や現有の高速度カメラによる動的観測により、ナノバブルが発泡に及ぼす効果を詳細に調査する。
加えて、ピークフォースタッピング法のもう一つの特徴であるナノスケールでの機械特性計測（弾性率・吸着力など）を用いて、ナノバブルの形成過程の調査も行う予定である。
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額が生じた主な理由として、AFM計測で用いる消耗品であるカンチレバーの消費量を抑えられたことが挙げられる。ピークフォースタッピング法でナノバブルを計測するにあたり大量のカンチレバーが必要になると考えていたが、液中計測時のカンチレバー寿命が予想よりも長かったこと、さらにはナノバブル計測が順調に進んだため、支出は予定を下回ることとなった。
カンチレバーをはじめとする消耗品の購入に使用する予定である。平成26年度はMEMS技術を用いて撥水性表面にパターニングを行うなど、ナノバブルの数密度制御に着手するため、その評価に必要なAFM計測の回数および使用時間は初年度よりも多くなることは確実であり、カンチレバー使用量も増加する。さらに、沸騰実験も開始するため、熱電対などの沸騰実験関連の消耗品購入にも使用する。
|
Research Products
(3 results)
