| 研究課題/領域番号 |
21KK0065
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分20:機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
森田 剛 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60344735)
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| 研究分担者 |
三宅 奏 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 助教 (40910956)
今城 哉裕 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (10866635)
畑中 信一 宇都宮大学, 大学教育推進機構, 特任准教授 (40334578)
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| 研究期間 (年度) |
2021-10-07 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
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| キーワード | 集束超音波 / 非正弦波形 / MHz帯強力超音波 / 強力超音波 / モード重畳 / DPLUS / 非正弦波超音波 / キャビテーション |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強力超音波は、キャビテーションによる化学反応促進や、半導体洗浄、ワイヤボンディングなど様々な用途に用いられる。このような場合、金属ブロックで圧電リングを締め付けたランジュバン振動子が一般的に用いられてきた。しかし、この振動子で得られる周波数は数10kHzの単一周波数であり非常に限られた効果しか得られなかったと言える。そこで、本研究では我々が独自に開発したDPLUSを利用して、数10kHzからMHz帯までの広い周波数帯域において、複数の振動モードを重ね合わせることによって非正弦波の強力超音波を創成し、主にキャビテーション生成に関連した新しい効果を探索することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
強力超音波技術は理工学分野で広く応用されているが、一般的には数10kHzで単一周波数である。しかし、キャビテーション生成や超音波浮上などの応用では、超音波照射対象の非線形性を利用することとなるため、必ずしも正弦波波形が最適であるとは限らない。一方、我々は従来の強力超音波振動子とは異なり、二重放物反射面により数MHz帯域での集束超音波を生成するDPLUSを提案している。この新型振動子の利用を図るため、本研究では、二つの共振周波数モードの周波数比を1:2に制御して位相制御させて重畳させることで、ノコギリ波や台形波などの非正弦波形を生成する技術を確立した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来の強力超音波技術では、数10kHzの周波数帯における共振振動を使って正弦波形を利用することが常識であった。これに対して、本研究では、MHz帯域の新型振動子を利用して、二つの共振振動波形を重ね合わせることを提案した。圧電素子の厚さや外部電気素子の接続により共振周波数比を1:2にする技術によって非正弦波形を実現した本研究成果は、新しい科学技術に貢献することが期待されるものであり、当該研究分野において有意義なものである。
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