非定常PSP計測法の革新：高輝度発光電気化学セルPSPによる測定精度の飛躍的向上

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06171
• 研究機関: 愛知工業大学
• 研究代表者: 江上 泰広 愛知工業大学, 工学部, 教授 (80292283)
• 研究分担者: 松田 佑 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (20402513) ; 森 竜雄 愛知工業大学, 工学部, 教授 (40230073)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 感圧塗料 / 発光電気化学セル / 高輝度 / イオン液体 / LEC / PSP

研究実績の概要

感圧塗料(PSP)は物体上の圧力分布を，CCD/CMOSカメラなどを用いて光学的に面計測できる新しい計測法である．本研究は，シャッタースピードが1-100マイクロメータと非常に短い高速流体現象を高精度で計測するために，発光電気化学セル(LEC)の原理に基づく電気励起式の高輝度LEC-PSPの開発を行った．感圧色素PtTFPPを使用したLECの作成方法を検討し，適切な調合割合，膜厚，作成条件を見出した．膜厚は安定した発光特性を得るうえで重要な因子であり，膜厚が100-140nmの時に一番安定的な特性が得られることが分かった．また，空気の透過性を得るために疎水性の発光層をオゾン処理で親水化し，PEDOT：PSSをスピンコートで塗布した電極を形成しようとしたが，発光色素も参加されて発光強度が低下してしまう現象が見られた．そこでアルミ蒸着量を減らし金属蒸着の膜厚を120nmから20nmまで減らしたところ蒸着面に隙間が生じるようになり発光強度を減少させずに空気透過性が得られた．開発されたLEC-PSPはスプレー塗装で作成した従来のPSPと同等の0.49%/kPaの圧力感度と，約36倍の発光強度が得られた．これにより取得画像のS/N比向上とそれに伴う計測精度を大幅に向上させることができることが示した．

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of an oxygen-permeable block copolymer with catechol groups and its application in polymer-ceramic pressure-sensitive paint (2020)
  • 著者名/発表者名: Obata Makoto、Yamai Kouta、Takahashi Masaki、Ueno Shintaro、Ogura Hiroya、Egami Yasuhiro
  • 雑誌名: Polymer 巻: 191 ページ: 122281～122281
  • DOI: 10.1016/j.polymer.2020.122281
• [雑誌論文] Simultaneous measurement of gas-liquid interface motion and temperature distribution on heated surface using temperature-sensitive paint (2020)
  • 著者名/発表者名: Matsuda Yu、Kawanami Osamu、Orimo Riki、Uete Keigo、Watanabe Atsufumi、Egami Yasuhiro、Yamaguchi Hiroki、Niimi Tomohide
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Mass Transfer 巻: 153 ページ: 119567～119567
  • DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119567
• [雑誌論文] Development of fast-responding Pressure-Sensitive Paint with low temperature sensitive using poly(trimethylsilyl)propyne (2019)
  • 著者名/発表者名: YAMAZAKI Yuya、YAMAGUCHI Shogo、EGAMI Yasuhiro
  • 雑誌名: Transactions of the JSME (in Japanese) 巻: 85 ページ: 19～00266
  • DOI: 10.1299/transjsme.19-00266
• [雑誌論文] Analysis of Polyethylene Latex Particle Removal Mechanism on SiO2 Wafer Using Ultrasonic Spray Cleaning (2019)
  • 著者名/発表者名: Seike Yoshiyuki、Sawaki Ryoga、Shimizu Ryosuke、Hikida Tomomi、Honda Yuji、Sato Masanori、Mori Tatsuo
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 92 ページ: 199～207
  • DOI: 10.1149/09202.0199ecst
• [雑誌論文] Electrical Conduction and Luminescence for Inverted-Type Organic Light-Emitting Diodes with Polyethyleneimine (2019)
  • 著者名/発表者名: Mori Tatsuo、Aoyama Satoru、Seike Yoshiyuki
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 32 ページ: 571～576
  • DOI: 10.2494/photopolymer.32.571
• [雑誌論文] Amorphous nanoporous WOx modification for stability enhancement and hysteresis reduction in TiO2-based perovskite solar cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Li Xiaowei、Liu Yanling、Eze Vincent Obiozo、Mori Tatsuo、Huang Zhongbing、Homewood Kevin P.、Gao Yun、Lei Binglong
  • 雑誌名: Solar Energy Materials and Solar Cells 巻: 196 ページ: 157～166
  • DOI: 10.1016/j.solmat.2019.03.040
• [学会発表] Investigation of Porous Binder Structure for Fast-Responding Pressure-Sensitive Paint (2020)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami and S. Yamaguchi , A. Suzuki , K. Ichihara , Y. Yamazaki
  • 学会等名: 3rd PSP workshop, AIAA Scitech 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 電気化学発光セルの原理を利用した電気励起式 PSP の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中睦輝，松田佑，米川文広，坂上知，多根静香，森竜雄，江上泰広
  • 学会等名: 第15回学際領域における分子イメージングフォーラム
• [学会発表] 電気励起式高輝度感圧塗料の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中睦輝，森竜雄，江上泰広
  • 学会等名: 航空宇宙サマースクール
• [学会発表] Validation of Fast‐Pressure‐Sensitive Paint for Measuring Small Pressure Fluctuation (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, Y. Yamazaki,Y.Matsuda, T.Ikami,H. Nagai
  • 学会等名: 16th International Conference on Flow Dynamics (ICFD2019)
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of binder structure of sprayable fast-responding PSP (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Egami, S.Yamaguchi, A.Suzuki, Y.Yamazaki
  • 学会等名: 7th Japanese-German Joint Seminar Molecular Imaging Technology for Interdisciplinary Research
  • 国際学会
• [学会発表] Developments of new polymeric materials for PC-PSP (2019)
  • 著者名/発表者名: M. Obata, Y.Egami
  • 学会等名: 7th Japanese-German Joint Seminar Molecular Imaging Technology for Interdisciplinary Research
  • 国際学会
• [学会発表] Investigation of non-uniformity of luminescence lifetime of fast-responding PSP (2019)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamazaki, N.Hori, K. Nakakita, Y.Sugioka, K. Asai, Y. Egami
  • 学会等名: 7th Japanese-German Joint Seminar Molecular Imaging Technology for Interdisciplinary Research
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of surface-treated TiO2 on binder structure of fast-PSP (2019)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki,S.Yamaguchi, Y. Egami
  • 学会等名: 7th Japanese-German Joint Seminar Molecular Imaging Technology for Interdisciplinary Research
  • 国際学会
• [備考] 愛知工業大学 機械学科 流体工学研究室
  • URL: https://aitech.ac.jp/~egami/