| 研究課題/領域番号 |
20K15075
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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27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
三野 泰志 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (70709922)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 粒子懸濁液 / 乾燥 / コーヒーリング現象 / 格子ボルツマン法 / 数値シミュレーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
印刷技術を用いた機能性粒子のパターニングにおいてコーヒーリング現象の抑制技術が求められている。懸濁液に添加物を加える必要のない新たなアプローチとして、凝集体によって粒子配列過程の不安定化を引き起こすことによるコーヒーリング現象の抑制を試みる。液滴の乾燥に伴う粒子集積過程において、凝集体構造と気液界面形状、さらに粒子の配列挙動との関係をシミュレーションと実験によって明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
粒子を含む液滴が蒸発した後にリング状の集積物が残る現象（コーヒーリング現象）を抑制する方法の確立を目指して実験と数値シミュレーションによる検討を行った。実験により、粒子を凝集させることがリング状の粒子堆積に対して一定の抑制効果をもつことを明らかにした。また、凝集体の形成が粒子膜形成時に起こるひび割れの抑制にもつながることを見出した。独自に開発したシミュレーション技術により、凝集体を形成した粒子の運動性が低下することで粒子の密な充填が抑制され、疎らな構造形成につながることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
粒子を含む液体を乾燥させて粒子膜を得るプロセスにおいて、コーヒーリング現象は普遍的に生じる問題である。そのため、本研究で得られた知見は化学工業分野だけでなく、食品や医療・バイオといった幅広い分野で利用することができる。また、開発したシミュレーション技術は本研究に限らず, 固-気-液の三相系に関する様々な複雑現象を解明するための手段として用いることが可能である。
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