クヌッセン力を用いたマイクロ・ナノ空間における熱エネルギー変換システムの構築

• 研究課題/領域番号: 23K03666
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分19010:流体工学関連
• 研究機関: 中部大学
• 研究代表者: 米村 茂 中部大学, 工学部, 教授 (00282004)
• 研究分担者: 山口 浩樹 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50432240) ; 杵淵 郁也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30456165) ; オティック クリント・ジョン・コーテス 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (50978939)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2025年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2024年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 分子流体力学 / クヌッセン力

研究開始時の研究の概要

マイクロ・ナノスケールの空間で気体温度場に不均一がある場合、気体分子によって固体表面にもたらされる運動量にアンバランスが生じ、クヌッセン力と呼ばれる力が固体に働く。本研究では、二つの物体に異なる温度を与え、その一方、あるいは両方の物体の表面の微細構造を工夫して、両物体を気体分子の平均自由行程程度まで近接させることにより、意図した方向にクヌッセン力を働かせ、熱から仕事を取り出すエネルギー変換システムを構築することを目的とする。これまでに得られた知見や理論予測から、クヌッセン力で物体を駆動できる状況を検討し、数値解析によって、その有効性を確認する。そして、マイクロデバイスを作成し実証実験を行う。