| 研究課題/領域番号 |
18H01207
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分14030:プラズマ応用科学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
杤久保 文嘉 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (90244417)
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| 研究分担者 |
中川 雄介 東京都立大学, システムデザイン研究科, 助教 (80805391)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2019年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2018年度: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円)
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| キーワード | プラズマ液体相互作用 / 液滴 / エレクトロスプレー / コロナ放電 / 誘電体バリア放電 / 放電数値解析 / 大気圧プラズマ / プラズマ液滴相互作用 / レーザー応用計測 / プラズマシミュレーション |
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| 研究成果の概要 |
プラズマと液滴の相互作用解明を目的とし、大気圧プラズマにおける液滴挙動・誘起される液滴内の反応、コロナ放電とエレクトロスプレーの相互作用、について取り組んだ。
大気圧プラズマ内の液滴を高速度カメラで観測し、液滴の帯電状態と液滴挙動を明らかにした。また、プラズマ中の単一液滴の帯電・プラズマ誘起液相反応に関するモデルを構築し、液滴内に誘起される反応の詳細を解析した。
コロナ放電を伴うエレクトロスプレーにおける微小液滴の放出過程を高速度カメラで観測し、コロナ放電に伴う円錐状液体形状（テイラーコーンと呼ばれる）先端の振動と曲率半径に起因した電界が放電と液滴放出の特性を決定することを解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、液体と接するプラズマに誘起された液中反応が注目され、材料科学、環境、医療などの応用分野で研究されている。これらは、プラズマから入射した電子やイオン、ラジカルによる液面での反応を起点とするものであるため、効率化の観点から比表面積の大きな液滴の活用は有望である。本研究で解明したプラズマ内の液滴挙動、および、プラズマに誘起される液滴内反応やその時定数は、プラズマと液滴の相互作用を利用する上での基本的な考え方や設計指針を与えるものである。また、エレクトロスプレーではコロナ放電の発生を避けてきたが、コロナ放電と液滴放出の関係が分かったことにより、積極的に反応を利用したプロセス展開が期待できる。
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