| 研究課題/領域番号 |
19K14918
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
馬場 宗明 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (10711773)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 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 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 微細加工 / 伝熱促進 / 凝縮 / 液滴ジャンプ / 熱交換 / 濡れ性制御 / ポーラス材料 / 多孔体 / ナノ材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、合金化・脱合金化によって形成されるナノメートルからマイクロメートルスケールの共連続型ポーラスの自己組織化3次元構造に着目し、高性能伝熱面に応用することで、超撥水面形成や超撥水面と超親水面のパターニングによる濡れ性勾配を設け、凝縮液滴生成密度や液滴自発跳躍現象、動的な液滴供給・排除を制御することで、伝熱面姿勢によらない凝縮熱伝達特性の飛躍的な向上を試みる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、合金化・脱合金化によって形成される共連続型ポーラスの自己組織化を利用した微細構造に着目し、毛管現象による浸透や超撥水面形成、超親水面のパターニングによる濡れ性勾配の形成等を利用した機能性伝熱面の製作を試みた。エッチング技術を併用することで、ナノスケールの微細構造とマイクロ構造とを組み合わせた階層的ナノ・マイクロ構造を製作し、凝縮液滴生成密度や液滴自発跳躍現象、液滴供給・排除の制御を行った。超撥水性の凝縮伝熱面にナノ・マイクロスケールの階層的構造を設けることで、自発的な跳躍液滴径を20-30um程度まで微小化し、跳躍発現頻度の著しい向上による凝縮熱伝達向上の指針を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
凝縮挙動を核生成から液滴排出までマルチスケールに制御を行うために、微細形状をパラメータとして試作検討を行い、マイクロスコープを用いた観察実験を実施した。実験結果に基づき、超撥水面における滴状凝縮挙動を制御するパラメータを見出し、凝縮熱伝達を促進させるための知見を獲得した。さらに、非定常な液滴挙動による伝熱促進の可能性を示唆する実験結果を得た。凝縮熱伝達は熱利用技術の高度化のために非常に有用であり、特に今後市場拡大が見込まれる電子機器の冷却デバイスにおいて活用が見込まれる。
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