| 研究課題/領域番号 |
18K05032
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
菅原 武 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (20335384)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 潜熱蓄熱材 / 溶液構造 / セミクラスレートハイドレート / 過冷却抑制 / 結晶化機構 / 相平衡測定 / メモリ効果 / 蓄熱材 / 履歴現象 / 過冷却 / 相平衡関係 / 電子顕微鏡観察 / 凍結割断レプリカ法 |
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| 研究成果の概要 |
セミクラスレートハイドレート(SCH)系潜熱蓄熱材料の実用化に対する主な障壁である結晶化の過大な過冷却現象について、過冷却の低減・望むタイミングでの結晶化など、「過冷却のコントロール」が本研究課題の最終的な目的である。その目的を達するため、溶液中に存在する数十nmの分子集団からなる構造（溶液構造と呼ぶ）を観察した。溶液構造の迅速な形成、再結晶においては結晶分解後に溶液に残る残留構造の保持が過冷却の低減に重要であることを明らかにした。
また、新規に潜熱蓄熱材となるSCH系を明らかにし、その最大許容過冷却度を測定した。ゲスト物質の構造などが分解温度や分解エンタルピーに及ぼす影響を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
過冷却状態は初期結晶が生成するための準備・助走期間ととらえ、この期間に過冷却溶液内で起きている現象・変化が、過冷却状態から結晶化までの保持時間など過冷却状態の安定性に大きく関与していることを明らかにした。過冷却水溶液の微細構造変化を電子顕微鏡視野で視覚的に明らかにしたことは、様々な晶析技術において、過冷却状態のコントロールに対する学術的な突破口になるものと思われる。
社会的には、本研究課題の成果が水溶液系の潜熱蓄熱材料を用いる際の問題点を解決する糸口となり得るため、幅広い温度帯で使用可能な潜熱蓄熱材料の利用により、これまで以上に、未利用熱エネルギーの有効利用につながると考えられる。
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