| 研究課題/領域番号 |
23K22687
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| 補助金の研究課題番号 |
22H01416 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分19020:熱工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
長山 暁子 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (60370029)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 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)
2024年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2022年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 固液気界面 / 濡れ / 凝縮 / 蒸発 / 輸送現象 / 界面抵抗 / マイクロ・ナノデバイス / スケール効果 / 界面 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
エネルギーの高効率変換または高度利用技術には，固液気界面を介した巨視的凝縮・蒸発・沸騰など相変化現象に深く関わる．一方，ナノ・マイクロ技術の進展で対象系の代表寸法が小さくなると伝熱面の性状による界面抵抗の効果が相対的に増加する（Nagayama et al., Sci. Rep., 2017）．そのため，固液気界面における界面抵抗を考慮した微視的熱・物質輸送モデルを構築する．
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| 研究実績の概要 |
エネルギーの高効率変換または高度利用技術には，固液気界面を介した巨視的凝縮・蒸発・沸騰など相変化現象に深く関わる．一方，ナノ・マイクロ技術の進展で対象系の代表寸法が小さくなると伝熱面の性状による界面抵抗の効果が相対的に増加する（Nagayama et al., Sci. Rep., 2017）．本研究では，固液気界面における界面抵抗を考慮した微視的熱・物質輸送モデルを構築することを目的とする．
今年度は，前年度に続き，マイクロ微細加工技術でナノ構造面，マイクロ構造面およびナノ・マイクロ階層構造面を作製した．高分解能赤外線カメラを用いて，基板表面に静的および動的（蒸発）状態にある純水液滴を測定した．液滴の上面測定より気液界面の形状および表面温度，基板裏面測定より固液界面の形状を測定し，熱解析に必要な境界条件を取得した．取得した熱解析に必要な境界条件を用いて，蒸発を伴う液滴の熱流体解析を行った．異なる濡れ性および界面構造を持つ基板における界面抵抗を考慮した場合と考慮しない場合の結果を実験結果と比較検討し，固液気三相界面がの影響を明らかにした．さらに，独自の計算コードと分子動力学計算ソフトウェアLAMMPSの両方を用いて，異なる濡れ性および界面構造を持つ基板上の液滴・液膜を解析した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は，微細加工・高分解能赤外線カメラ測定・液滴の蒸発実験および解析・分子動力学解析などを実施して，おおよそ予定通りの結果が得られた．
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は引き続き実験および解析を進めていき，研究成果をまとめ，学術雑誌に投稿する予定である．
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