2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25420164
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
西山 貴史 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80363381)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 厚史 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10243924)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノバブル / AFM / 固液界面 / 撥水性 / 親水性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロバブル・ナノバブルといった微小な気泡は、近年ではファインバブルとも呼ばれ、すでに食品・バイオ等の分野において実用化が進められている。それに対して本研究で対象とするナノバブルは、撥水性の固体表面と液体との界面に存在する非常に薄い気相である。本研究では、現時点での固液界面ナノバブル計測において最適な手法であると考えられる「ピークフォースタッピング」という計測モードを採用した。また、サンプルの表面形状のみでなく機械的特性も同時に得られるPF-QNMとよばれる計測も活用して研究を行った。
伝熱効率の向上において重要なのは「低い過熱度での沸騰開始」と「高い限界熱流束」であり、撥水性表面には過熱度を低減する効果があることが知られている。ナノバブルが伝熱面と液体との界面に存在するのであれば、それが過熱度低減の要因であることや、沸騰伝熱における初期気泡の形成に影響していることも考えられる。本研究では未解明な発泡現象の基礎として、固液界面ナノバブルの生成および成長過程についての調査を行った。
液中でのPF-QNM計測により、高配向性グラファイト(HOPG)表面と純水との固液界面において、直径100-700 nmのナノバブルが観察された。また、それらがHOPG表面の親水性ステップ部分を避けて生成すること、AFM計測によってナノバブル同士の合体が促進されること、合体時にもステップ部分を避けていることが明らかとなった。また、撥水性の高いTeflonAF薄膜表面の計測結果と、撥水面上に親水性ドメインを作製した場合の計測結果との比較により、ナノバブル生成には固体面の撥水性のみではなく親水部分の存在も影響していることがわかった。これらの実験結果は、撥水-親水複合面によるナノバブル制御の可能性を示唆するものであり、初期気泡の形成に関する重要な知見が得られた。
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Research Products
(3 results)
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[Presentation] AFM study of gas phase at a solid-liquid interface2015
Author(s)
Takashi Nishiyama, Yutaka Yamada, Tatsuya Ikuta, Koji Takahashi and Yasuyuki Takata
Organizer
3nd International Workshop on Heat Transfer Advances for Energy Conservation and Pollution Control (IWHT2015)
Place of Presentation
Taipei, Taiwan
Year and Date
2015-10-16 – 2015-10-19
Int'l Joint Research
