| 研究課題/領域番号 |
19H02083
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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19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
上野 一郎 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (40318209)
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| 研究分担者 |
堀 琢磨 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50791513)
元祐 昌廣 東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (80434033)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
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| キーワード | 動的濡れ / メニスカス / 表面張力 / 液滴搬送 / メニスカス・ポンプ / 馬蹄渦 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
『動的な濡れ』力学を駆使し，系外からの新たなエネルギー注入を必要としない超高効率液滴搬送機構，すなわち本研究で提案する『メニスカス・ポンプ』機構の解明を目的とする．平滑基板上での液滴前縁部の濡れ拡がり速度が，基板上に静置した単一球状粒子との接触によって局所的に数～約10倍へと爆発的に増加する現象を対象とし，研究代表者が主導する国際共同研究体制，（１）実験（日本），（２）理論（フランス），（３）数値解析（日本・フランス）により，多重スケールで展開する『動的な濡れ』力学に焦点を当て，基板上微小構造物との相互作用によって液滴前縁部が加速する機構の解明を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，『動的な濡れ』力学を駆使した『メニスカス・ポンプ』機構，すなわち，系外からの新たなエネルギー注入を必要としない超高効率液滴搬送機構の解明を目的として取り組んできた．平滑基板上を濡れ広がる薄液膜前縁部との相互作用によって自発的に形成するメニスカス内部を解析対象とし，複雑な渦場が形成する過程を見出した．本研究では慣性力の影響が小さい（無次元数Re << 1）条件下の対流場でありながら毛管力駆動による渦場形成であると導き出した．また，当研究グループで実験的に見出してきた複数の柱状微小構造物を有する系でのメニスカス・ポンプ機構の促進について，その定量的評価を実現した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
動的な濡れを含む界面熱流体力学を駆使し，極めて小さいエネルギー注入によって液体駆動を実 現する超高効率液滴搬送機構，すなわち『メニスカス・ポンプ』機構の解明を実現する。少ないエネルギー注入による濡れや反応の制御、また、効率的な液体輸送技術により廃液量の減少により環境負荷の低減を実現する。
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