| 研究課題/領域番号 |
19H02494
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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27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
関口 秀俊 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50226643)
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| 研究分担者 |
小玉 聡 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (90589417)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | サイクロン / プラスマ / 粒子処理 / プラズマ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
この研究では、伝統的な固気分離装置であるサイクロン内の特定の位置に特性の異なるプラズマを導入し、プラズマ中に存在する高エネルギー電子や活性種による粒子表面への化学的修飾、さらにはプラズマ下流に導入するミストや反応性ガスとの表面反応による機能性付与を通して、サイクロンによる粒径選択性を活かした革新的な粒子処理プロセスの開発を行う。
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| 研究成果の概要 |
この研究では、固気分離装置であるサイクロン内にプラズマを導入し、粒径選択性を有する粒子処理装置の開発を目的とした。粒子挙動を含む3次元数値流体計算を基に3Dプリンターで作製したサイクロンに、特定の粒子径の粒子が通過すると推測された場所にプラズマを発生させ、ポリエチレン粒子を処理した。その結果、5～10μｍの粒子のみが球状化し処理の粒径選択性が示された。さらに粒子の入口とプラズマの位置の関係を変えて処理を行ったところ、処理量が減少し、選択性はプラズマの位置に依存することが確認された。得られた結果を総括し、提案したプラズマサイクロンは粒径選択性を有する革新的な粒子処理装置であると結論された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
この研究では、伝統的な固気分離装置であるサイクロンにプラズマを導入することで、特定の粒径の粒子のみをプラズマで処理することに成功した。学術的な面では、流体解析とこれを元にした装置設計、そして実験とプラズマ観察等により、粒子プロセッシング場として重要な基礎的知見を得ることができた。一方、社会的な面では、この革新的な装置により、粒径選択性というサイクロンの特長と、プラズマ中の高エネルギー電子や活性種による処理というプラズマの特長を共に活かした革新的な粒子処理プロセスが実現され、得られた知見と成果は、粉体プロセッシングにおけるプラズマ利用の新たな展開の起点になるといえる。
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