| 研究概要 |
固体表面間の接触熱抵抗は,工業装置の熱設計の重要なファクターの一つになる.接触熱抵抗の物理を熱物性論と波動論に基づいて系統的に解明する基礎研究を進めると同時に,接触熱抵抗の経時変化をその場的・インプロセス的に診断する手法を併せて研究することが緊要である.本研究では,このような立場からつぎの3つの研究を行った.
第1に,接触熱抵抗を外部からその場診断するための手法を検討した.接触面の微視形状はその印加圧力と結晶組織の変形に応じて経時変化するため,その接触状態の推定法の開発が重要になるが,本研究では,そのための手法として超音波探傷法の応用を考え,金属・金属接触面における超音波反射とその面をよぎる熱通過に関するマクロ実験を実施した.第2に,超音波の媒質界面における反射・透過特性を波動論的に調べた.すなわち,超音波・弾性波のパルス・波束の伝搬・減衰,境界面反射・透過,干渉現象を波動論的に記述し反転解析する解析システムを整備し,平滑面,規則的にあらい表面における超音波の反射・透過特性に関する基礎実験を行って,その健全性を確認した.第3に接触熱抵抗のミクロ機構を解明する際にその最小の考察の要素となる,有限サイズの接触点での熱エネルギーの流れを分子動力学計算で明らかにする研究を行った.有限サイズの原子のマイクロチャネルでは,熱流は一様に流れるのではなく,おもに中心部を流れるため,表面部の割合が多いマイクロチャンネル部では表面部の影響が顕著になり,それが接触熱抵抗の主たる要因の一つになることを明らかにした.
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