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共鳴液滴振動法による高温融体の粘性測定と粘性率温度変化の再考

研究課題

研究課題/領域番号 18H01386
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分19020:熱工学関連
研究機関学習院大学

研究代表者

渡邉 匡人  学習院大学, 理学部, 教授 (40337902)

研究分担者 坪田 雅功  学習院大学, 理学部, 助教 (50626124)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
キーワード粘性 / 高温融体 / ガラス化 / 無容器浮遊法 / 液滴振動 / 酸化物 / 粘性率 / 浮遊法
研究成果の概要

ガスジェット浮遊法で外力を印加して励起した液滴振動から粘性率を求める手法において,共鳴振動数付近での振幅変化から粘性による液滴振動の減衰定数を求める共鳴振動法の確立を目指し研究をおこなった.この結果,ガスジェット浮遊法で浮遊溶融した酸化物融体の粘性率を共鳴振動法で得られることを確認し,その方法を確立できた. また,ガラス化の指標となっているAngellプロットを測定した粘性率の温度変化から作成したところ,測定温度とガラス化温度の比を0.4以下にすることが困難であることがわかった.また,ガラス化するような融体の粘性は0.1mPa・s以下の低粘性に達するのが困難であることも示した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

高温融体の粘性測定手法の新たな提案をおこない,ガラス化の指標と粘性の関係について考察をおこなった.これはガラス化のメカニズム解明という物質科学に貢献するだけでなく,産業分野で用いられている酸化物や合金製造ブロセスの改良にも大きく貢献する成果である.

報告書

(4件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2022 2021 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 11件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] ヨンショーピン大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] DLR/Ulm University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Jonkoping University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] German Aerospace Center(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Interfacial phenomena between molten iron and molten slag?Effect of nitrogen on the Marangoni convection2021

    • 著者名/発表者名
      Matsushita Taishi、Belov Ilja、Siafakas Dimitrios、Jarfors Anders E. W.、Watanabe Masahito
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science

      巻: 56 号: 13 ページ: 7811-7822

    • DOI

      10.1007/s10853-020-05730-z

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ISS での複合液滴振動法による溶融スラグ/溶融鉄界面張力測定条件の数値的評価2019

    • 著者名/発表者名
      庄司 衛太,高橋 龍司,伊藤 那央人,久保 正樹,塚田 隆夫,渡邉 匡人
    • 雑誌名

      Int. J. Microgravity Sci. Appl.

      巻: 36

    • NAID

      130007760932

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Viscosity of SiO<sub>2</sub>–CaO–Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Slag with Low Silica – Influence of CaO/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, SiO<sub>2</sub>/Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Ratio2018

    • 著者名/発表者名
      Siafakas Dimitrios、Matsushita Taishi、Jarfors Anders Eric Wollmar、Hakamada Shinya、Watanabe Masahito
    • 雑誌名

      ISIJ International

      巻: 58 号: 12 ページ: 2180-2185

    • DOI

      10.2355/isijinternational.ISIJINT-2018-381

    • NAID

      130007534094

    • ISSN
      0915-1559, 1347-5460
    • 年月日
      2018-12-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Measurement of Viscosity of SiO2-CaO-Al2O3 Slag in Wide Temperature Range by Aerodynamic Levitation and Rotating Bob Methods and Sources of Systematic Error2018

    • 著者名/発表者名
      Dimitrios SIAFAKAS, Taishi MATSUSHITA, Shinya HAKAMADA, Kenta ONODERA, Florian KARGL, Anders E. W. JARFORS and Masahito WATANABE
    • 雑誌名

      International Journal of Microgravity Science and Application

      巻: 35 号: 2 ページ: 350204

    • DOI

      10.15011//jasma.35.350204

    • NAID

      130007842634

    • ISSN
      2188-9783
    • 年月日
      2018-04-30
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] ISS搭載ELFによる酸化物融体熱物性の温度依存性2022

    • 著者名/発表者名
      石渡涼(学習院大学)、清水颯希、山田真琴、井上涼太、田口正二郎、渡邉匡人、石川 毅彦、織田裕久、小山千尋、伊藤剛
    • 学会等名
      第36回 宇宙環境利用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Surface Oscillation of Viscous Droplet under Microgravity and on Ground2021

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, S. Taguchi, H. Hasome, M. Watanabe, T. Ishikawa, H. Oda, H. Saruwatari, C. Koyama, Y. Nakamura
    • 学会等名
      21st Symposium on Thermophysical Properties
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfacial Phenomena Observation between Liquid Iron and Molten Oxides using Electrostatic Levitation under Microgravity Conditions-INTERFACIAL ENERGY PROJECT-2021

    • 著者名/発表者名
      M. Watanabe
    • 学会等名
      CONMAT2021 Global Summit on Condensed Matter Physics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ISS搭載ELFによる酸化物融体の熱物性計測2021

    • 著者名/発表者名
      清水颯希(学習院大学)、羽染博道、田口正二郎、渡邉匡人、石川毅彦、小山千尋、田丸 晴香、織田裕久、猿渡英樹、中村裕広
    • 学会等名
      第35回 宇宙環境利用シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Observation of Interfacial Phenomena between Iron Melt and Molten Oxides under Microgravity2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Watanabe, Hiromichi Hasome, Airi Nakamura , Kosuke Uchida, Seijiro Taguchi
    • 学会等名
      69th International Astronautical Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermophysical Property Measurement using Levitation Technique under Microgravity and on Ground2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Watanabe, Kousuke Uchida, Hiromichi Hasome, Shinya Hakamada, Airi Nakamura, Florian Kargl, Taishi Matsushita
    • 学会等名
      69th International Astronautical Congress
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wide Temperature Range Measurements of Molten Oxide Viscosity Using a Levitation Technique and Rotating Bob Method for Understanding the Glass Transition from the Viewpoint of Fragility2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Watanabe, S and Shinya Hakamada, Dimitrios Siafakas and Taishi Matsushita
    • 学会等名
      20th Symposium on Thermophysical Properties
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Interfacial Tension and Thermophysical Properties of Molten Steel and Oxides2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Watanabe
    • 学会等名
      20th Symposium on Thermophysical Properties
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Thermophysical Properties of High Temperature Liquid Metals and Alloys by Aerodynamic Levitation Combined with a Surface Oscillation Excitation System2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Uchida, Shinya Hakamada and Masahito Watanabe
    • 学会等名
      20th Symposium on Thermophysical Properties
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Interfacial Tension between Iron Melt and Molten Oxide under Microgravity using Electrostatic Levitation Furnace (ELF) in ISS2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Watanabe
    • 学会等名
      12th Asian Microgravity Symposium - 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Temperature Dependence of High-Temperature Liquids Viscosity Measured by Levitation Technique2018

    • 著者名/発表者名
      Masahito Watanabe
    • 学会等名
      12th Asian Microgravity Symposium - 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermophysical Properties Measurements of Molten Oxides by Electrostatic Levitation Furnace in ISS2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromichi Hasome, Kousuke Uchida , Masahito Watanabe, Masakatsu Tsubota, Takehiko Ishikawa, Haruka Tamaru, Chiro Koyama, Hirohisa Oda, Hideki Saruwatari, Yasuhiro Nakamura
    • 学会等名
      12th Asian Microgravity Symposium - 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of Thermophysical Properties of High Temperature Liquid Metals and Alloys by Aerodynamic Levitation with Surface Oscillation Excitation System2018

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Uchida, Shinya Hakamada and Masahito Watanabe
    • 学会等名
      12th Asian Microgravity Symposium - 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Metallurgy in Space -Recent Results from ISS- Eds. H. J. Fecht and M.Mohr2022

    • 著者名/発表者名
      M. Watanabe, S.Ozawa, H. Fukuyama, T. Tsukada, T. Hibiya
    • 総ページ数
      25
    • 出版者
      Springer Nature
    • ISBN
      9783030897840
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2023-01-30  

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