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音響キャビテーション気泡の極性とソノルミネセンス測定からのメカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K15452
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分29030:応用物理一般関連
研究機関日本女子大学

研究代表者

李 香福  日本女子大学, 理学部, 助教 (50836632)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード音響キャビテーション / ソノルミネセンス / 帯電 / 音響キャビテーション気泡
研究開始時の研究の概要

音響キャビテーション現象は、様々な分野で応用が期待されており、効果的な応用のためには機構解明は必須であるが未だ不明な点が多い。特に、音響キャビテーション気泡の電気的性質については報告例がない。本研究は、空間・時間的に安定な単一気泡に電界を印可し、そのときの気泡の位置移動、気泡振動とソノルミネセンス強度変化測定より音響キャビテーション気泡の電気的性質とその要因を明らかにし、音響キャビテーション気泡の運動とソノルミネセンスの機構の理解を深め、その応用場を広げることにする。

研究成果の概要

音響キャビテーション気泡の電気的性質を調べるために、発光する単一気泡(Single-bubble sonoluminescence, SBSL)に電界を印加した。電界下のSBSL気泡の位置ずれから、水中のSBSL気泡が正に帯電していることがわかった。また、電界を印加することで気泡振動が変化した。さらに、電界下でのSBSL気泡の位置ずれは発光の継続時間に依存した。この結果は、気泡内部の高温高圧下で生成させる化学反応生成物がSBSL気泡の帯電の要因であることを示唆している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究はこれまで報告例がなかった音響キャビテーション気泡の電気的性質を実験的に明らかにした。また、電界印加によって気泡振動を制御できることがわかった。本研究によって音響キャビテーション気泡の新たな応用場への活用が期待できる。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Electrification of Sonoluminescing Single Bubble2020

    • 著者名/発表者名
      Lee Hyang-Bok、Choi Pak-Kon
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 124 号: 15 ページ: 3145-3151

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.0c00956

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Charge of sonoluminescing single bubble in water2024

    • 著者名/発表者名
      Hyang-Bok Lee
    • 学会等名
      Nanobubble 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of charges of a sonoluminescing bubble under electric field2021

    • 著者名/発表者名
      Hyang-Bok Lee, Pak-Kon Choi
    • 学会等名
      第42回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 音響発光する単一気泡にはたらくBjerknes力と帯電2021

    • 著者名/発表者名
      影山祐弥, 李香福,崔博坤
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ソノルミネセンス気泡の帯電2019

    • 著者名/発表者名
      李香福, 崔博坤
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Charges of sonoluminescing bubble at the liquid-bubble interface2019

    • 著者名/発表者名
      Hyang-Bok Lee, Pak-Kon Choi
    • 学会等名
      4th Asia Oceania Sonochemical Society Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ソノルミネセンス気泡の帯電と気泡ダイナミクスに及ぼす電場の影響2019

    • 著者名/発表者名
      李香福, 崔博坤
    • 学会等名
      第28回ソノケミストリー討論会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of electric fields on sonoluminescence intensity and bubble dynamics2019

    • 著者名/発表者名
      Hyang-Bok Lee, Pak-Kon Choi
    • 学会等名
      第40回超音波エレクトロニクスの基礎と応用に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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