| 研究課題/領域番号 |
21H01706
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分27020:反応工学およびプロセスシステム工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
外輪 健一郎 京都大学, 工学研究科, 教授 (00336009)
|
|---|
| 研究分担者 |
永木 愛一郎 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80452275)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2022年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2021年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
|
|---|
| キーワード | マイクロリアクタ / セグメント流 / 物質移動 / マグネタイト / ナノ粒子 / マイクロ流路 / 共沈法 / 空気酸化 / 物質移動速度 / 物質移動係数 / ガス吸収 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
マイクロ流路の内部では、互いに交じり合わない流体はそれぞれが短いセグメントとなって流れる。このセグメントの長さは相間物質移動に大きな影響を及ぼすが、流体物性や流速のみに依存して定まってしまい、意図的に制御することは通常はできない。本研究では高速に作動するバルブを利用してマイクロ流路におけるセグメント長さを自在に制御できる手法を開発する。さらにこれまで制御できなかったセグメント長さが物質移動速度や反応速度に対して及ぼす影響を定量的に明らかにする。
|
| 研究成果の概要 |
セグメント流はマイクロリアクタの応用において重要な流動状態である。セグメント流における相間物質移動速度はセグメント長さによって変化する。本研究では、高速かつ連続的に開閉可能なバルブを利用してセグメント長さを直接制御できる技術を開発した。流量を変更することなくセグメント長さを調節することが可能となり、セグメント長さによる物質移動速度の変化を実験的に明らかにすることに成功した。さらにセグメント流を利用したマグネタイトナノ粒子合成にも取り組んだ。従来の合成法と比較したところ、より微細なナノ粒子が得られた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マイクロ流路におけるセグメント流において、セグメント長さの制御が重要であることが認識されていた。しかし流量以外にはセグメント長さを制御する操作パラメータが無かった。このためセグメント長さを変化させるためには流量も変化せざるを得ず、セグメント長さそのものがマイクロリアクタの性能に及ぼす影響を調査することは困難であった。本研究の成果により、流量を変化させることなくセグメント長さを制御することが可能となった。この成果は、マイクロリアクタの特性解析の進展や、長時間の安定運転技術の発展に大きく寄与できる。
|
