2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26289050
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
稲田 孝明 独立行政法人産業技術総合研究所, エネルギー技術研究部門, 主任研究員 (60356491)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 氷 / 核生成 / 表面 / 高分子 / 着霜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、氷の核生成を抑制する効果を持つ合成高分子を利用して、過冷却水滴からの氷の核生成抑制を可能とする疎氷性固体表面の創出を試みることを目的としている。
今年度は、氷核活性抑制効果が確認されている合成高分子を作用させたガラス表面を作成し、その疎氷性の評価を行った。ガラス表面には化学的に安定なホウケイ酸ガラスを、合成高分子にはポリビニルアルコール（PVA）、ポリビニルピロリドン（PVP）、ポリエチレングリコール（PEG）の三種類を用いた。合成高分子の水溶液にガラスを所定の時間浸漬したのち、ガラスを取り出して液相を完全に除去し、測定用ガラス表面として用いた。このガラス表面に直径数mmの水滴を置き、一定速度で冷却しながら顕微鏡観察を行い、氷の核生成温度を測定することによって、ガラス表面の疎氷性を評価した。
測定は高分子水溶液濃度、浸漬時間をパラメータとして行ったが、いずれの条件においても疎氷性は確認できなかった。PVP、PEGの場合には、むしろ氷の核生成を促進する効果が確認された。今回の測定で疎氷性は確認できなかったものの、高分子を作用させたガラス表面の接触角は大きく変化することから、高分子はガラス表面に何らかの形で作用していることは間違いない。今回用いた高分子は、氷核活性の高いヨウ化銀表面に対しては、同様の手法で疎氷性を実現できることをすでに確認している。ガラス表面で疎氷性が得られなかったことは、高分子の効果が氷核活性の種類によって変化することを示唆している。来年度は、当初の計画通り、アルミニウム表面を用いて同様の測定を行うとともに、ガラス、アルミニウム表面で疎氷性を得るための合成高分子の探索を行っていく予定である。
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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
今年度は、合成高分子を作用させたガラス表面を作成し、各種パラメータを変えてその疎氷性の評価を行うことを計画していた。実際に予定していたガラス表面の評価を行うことができ、ほぼ計画通りの進捗であったため、「おおむね順調に進展している」と自己評価した。
今年度の測定ではガラス表面の疎氷性を確認することはできなかったが、計画当初から高分子の効果が氷核活性の種類によって変化することを想定していたため、この結果は想定の範囲内である。進捗状況によっては、今年度中にガラス表面の疎氷性を実現する新たな高分子の探索まで行うことも計画していたが、そこまでは達成できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究が計画通りに進展したため、来年度以降も当初の計画通りに研究を推進する予定である。今年度用いたガラス表面に加えて、アルミニウムなどの金属表面も測定対象としていく。さらにそれぞれの表面に対応して、新たに効果のある合成高分子を探索することも計画している。来年度からは金属表面の測定を開始することから、観察測定で透過光を用いることができなくなるため、観察手法には工夫が必要となる。また、合成高分子が固体表面の氷核活性を抑制するメカニズムの解明にも着手する。
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| Causes of Carryover |
今年度は実験が計画段階で予想していたよりも不具合なく遂行できたため、物品費支出額が当初の計画よりも983,554円少なく済んだ。旅費、人件費・謝金、その他の使用額は、当初の計画から多少の増減はあったものの、ほぼ計画通りの支出額で収めることができた。その結果全体として972,871円の次年度使用額が生じることとなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、主に疎氷性評価の実験の進捗を加速する目的で、実験・データ解析補助要員の人件費として使用する計画である。
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