2016 Fiscal Year Annual Research Report
Construction of novel reaction field for nanoparticle synthesis using both microwave heating and powder handling process
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26420763
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
福井 国博 広島大学, 工学研究院, 教授 (60284163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉田 英人 広島大学, 工学研究院, 特任教授 (30116694)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / ナノ粒子 / 流動層 / 水熱処理 / 電磁界シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ波加熱はヒートスポットやスーパーヒートの形成などにより各種反応の進行を著しく促進する反面、不均一な温度分布に起因する反応ムラを生じるという問題がある。本研究では、この問題点を克服しつつ利点をより一層生かした高効率かつ迅速な機能性粒子合成プロセスを開発する。すなわち、流動層, 乾式・湿式粉砕, マイクロ流路輸送などの微粒子プロセスにマイクロ波加熱を組合わせた新規な連続式の反応場を構築し、複合酸化物ナノ粒子やバイオマス由来水分解触媒の合成、廃棄物の放射性物質吸着剤への再資源化などに利用することを目的とする。また、電磁界と伝熱の連成シミュレーションに基づいてマイクロ波加熱式熱重量分析装置を開発し、マイクロ波加熱が各種反応に与える熱的・非熱的効果の影響に関する機構解明を行うことを第２の目的とする。
上記の目的を達成するために、流動層, 乾式・湿式粉砕, マイクロ流路輸送などの微粒子プロセスにマイクロ波加熱を組合わることで新規な連続式の反応場を構築し、環境・エネルギー問題の解決, 革新的新規デバイスを構築するナノ粒子材料創製に応用し、これらの高効率化, 低コスト化を実現した。また、反応場設計の最適化に使用できるシミュレーション法を開発し、マイクロ波加熱による反応メカニズムを解明するための熱重量分析装置も開発した。
平成28年度は、「マイクロ波加熱式熱重量分析装置の開発と反応促進機構の解明」なるテーマで、マイクロ波加熱式熱重量分析装置を開発した。一定温度上昇速度下における吸収マイクロ波と試料質量変化を同時に正確に実測できる構造とし、反応の進行の関係を従来の加熱法と比較する手法により、学術的に重要なマイクロ波加熱の熱的・非熱的効果や反応促進メカニズムを解明した。さらに、マイクロ波プロセスの設計指針を与えるシミュレーション手法を完成させた。
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