| 研究課題/領域番号 |
19K23490
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
塘 陽子 九州大学, 工学研究院, 助教 (70844273)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | ナノフルイディクス / 液中TEM観察 / 気液界面 / ナノバブル / 透過型電子顕微鏡 / その場観察 / カーボンナノチューブ / グラフェン / 界面 / TEM / 液中その場観察 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多孔質体は、気液が共存する様々な熱伝達の促進に用いられるが、伝熱性能を左右する多孔質内部での流体の挙動や相変化現象は理解されていないため、内部構造の最適化はほとんど行われていない。本研究では、カーボンナノチューブを用いてナノ空間内の相変化現象を透過型電子顕微鏡によりその場観察し、そのダイナミクスを解明する。得られた知見をもとに、液の供給に優れ完全に乾ききらない理想的なナノ空間内部構造を設計する。
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| 研究成果の概要 |
透過型電子顕微鏡を用いた液中観察手法により，ナノスケール空間での気液界面挙動を観察した．その結果，一次元ナノチャネルでは、気液界面形状は固体面の濡れ性および幾何形状によること，また，直径数十nmの環状液膜の不安定現象は，液膜厚さが数nm以下になると表面張力よりも水分子と固体面の分子間力が支配的になることを明らかにした．さらに，窒化膜液体セルの平らな固体面に生じた気泡の２次元ＴＥＭ画像を３次元に再構築する画像解析手法を開発し，電子線照射によるナノバブルの合体メカニズムを明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は、ナノスケールで発現する流体現象を利用した電子機器向けの冷却システムの高効率化を目指し、その基礎的な物理機構を明らかにすることを目的とした。本研究により、これまで見ることができなかったナノスケールの流体現象の直接観察に成功し、気液界面現象について一定の知見を得た。さらに、本研究では、透過型電子顕微鏡像を三次元的に構築する新しい画像手法も開発し、今後の幅広い応用が期待される。
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