| 研究課題/領域番号 |
19K05132
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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27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 八戸工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
本間 哲雄 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10369910)
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| 研究分担者 |
百瀬 健 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10611163)
秋月 信 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (30707188)
佐藤 剛史 宇都宮大学, 工学部, 教授 (60375524)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 核生成 / 晶析 / 超臨界流体 / 分子シミュレーション / 離散要素法 / 超臨界水 / 亜臨界水 / 臨界核 / 密度汎関数法 / 結晶核生成 / 超臨界堆積法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
超臨界流体を始めとした高圧流体中での晶析・表面反応機構は、生成物分布や粒径分布・形態観察などの実験結果から経験的に推定されている。本研究では、実機での課題発見・解決に必要な晶析・表面反応機構を模倣するために、分子シミュレーションと離散要素法(DEM)を活用した核生成・表面反応過程を模倣する実用シミュレータを開発し、実機レベルでのナノ粒子生成や固体表面反応を模擬して、製造プロセスの知見・設計指針の提供に資する。
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| 研究成果の概要 |
核生成過程の分子レベルでの理解のためにDFT計算とMD計算を行った。DFT計算からは結晶状態が理想状態に近いため、活性化エネルギーの算出が困難であった。一方、MD法では、溶媒を含めた結晶化過程を模擬し、鎖状構造から分岐構造、環状構造へと変化する過程を模擬し、6員環が最も安定なことを明らかにした。また核生成過程の濃度・温度依存性は各生成速度を支配するが、メカニズムを変化させるほどではないことを明らかにした。続いて、管型流通式反応器を模擬したT字管で流体中の粒子運動の模擬を行い、実用的な粒子運動を模擬するシミュレーターの開発にめどを立てることができた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
流体中における晶析・表面反応過程は新規材料創成に不可欠な技術であるが、その応用に際しては核生成モデルの構築が必須である。本研究の結果は、核生成過程においてミクロスケールからその解明に取り組み、得られた知見を実機に適用できる実用シミュレーターへ応用することを志向しており、その社会的意義は大きいと考える。
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