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2008 年度 実績報告書

ナノ構造がエネルギー伝達に及ぼす影響の学理

研究課題

研究課題/領域番号 19686017
研究機関大阪大学

研究代表者

芝原 正彦  大阪大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (40294045)

キーワードナノ構造 / エネルギー伝達 / 熱伝導 / 界面熱抵抗 / 分子動力学
研究概要

ナノスケールの界面構造が固液界面熱抵抗に及ぼす影響に関する分子動力学解析
固液界面を考えて,完全な平面の場合とナノ構造が界面に存在している場合に,系の温度勾配ならびに界面での温度ジャンプを分子動力学計算によって求めることにより,巨視的な熱抵抗を計算して,その支配要因について検討を行った.液体分子種や表面付着ポテンシャルを変化させて検討を行ったところ,ナノ構造内の液体分子の滞在時間の増加に伴う温度上昇が,巨視的な熱抵抗低下の原因であることが明らかとなった.さらにナノ構造による固液界面熱抵抗低減効果は固液間ポテンシャルによって大きな影響を受けることが明らかになった.
ナノスケールの構造・空孔が物質の熱伝導率に及ぼす影響に関する分子動力学解析
固体中にナノスケールの空孔が存在する場合に,そのスケールや配置によってどのように固体の熱伝導率が変化するかについて,ナノ構造の特性スケールを変化させることによって調べた.ナノ構造間隔に依存した熱伝導率変化が観察される条件において,フォノンの分散関係を調べた結果,ナノ構造間隔減少によってフォノン分散関係に新しい格子振動モードが現れるものの,主たる熱伝導低下の原因はフォノン平均自由行程の減少であることが確認された.
壁面ナノ構造が界面熱抵抗へ与える影響に関する実験
界面微細構造が界面熱抵抗へ与える影響について,試供板の界面構造を変化させて実験的に計測した結果,ナノ粒子が付着した界面ではフラットな面と比較して界面熱抵抗の変化が計測された.並行して,ナノ粒子表面付着実験ならびにナノ粒子の表面付着・表面イオン加工シミュレーションを実施した.
壁面ナノ構造が赤外線放射へ与える影響に関する実験
試供板の後方を加熱できる小型加熱装置を作成して実験を行った結果,試供板界面構造を変化させた場合には赤外線放射強度変化が観察された.

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2008

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] A Molecular Dynamics Study on the Effects of Nanostructural Clearances on Thermal Resistance at a Lionid Water-Solid Interface2008

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Shibahara and Kiyoshi Takeuchi
    • 雑誌名

      Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering 12

      ページ: 311-319

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Molecular Dynamics Study on Energy Transfer to the Secondary Electron in Surface Collision Process of an Ion2008

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Shibahara, Shin-ichi Satake and Jun Taniguchi
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Conference Series 106

      ページ: 012008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Molecular Dynamics Study on Effects of Nanostructural Clearances at an Interface to Thermal Resistance2008

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Shibahara, Kiyoshi Takeuchi and Kiyomori Kobayashi
    • 雑誌名

      Proceedings of the Second International Forum on Heat Transfer(IFHT2008)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Molecular Dynamics Study on a Piling up Behavior of a Carbon Nanoparticle on a Surface2008

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Shibahara, Kiyomori Kobayashi and Takao Toshima
    • 雑誌名

      Proceedings of the Second International Forum on Heat Transfer(IFHT2008)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum Molecular Dynamics Study on Energy Transfer to the Emitted Electron in Surface Collision Process of an Ion2008

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Shibahara, Shin-ichi Satake and Jun Taniguchi
    • 雑誌名

      Proceedings of the 7th JSME-KSME Thermal and Fluids Engineering Conference

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Molecular Dynamics Study on Effects of Nanostructural Clearances on Thermal Resistance at an Interface between Liquid and Solid2008

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Shibahara and Kiyoshi Takeuchi
    • 雑誌名

      Proceedings of 3rd Energy Nanotechnology International Conference(ASME ENIC2008)

    • 査読あり
  • [学会発表] 炭素ナノ粒子の壁面堆積挙動に関する分子動力学的研究2008

    • 著者名/発表者名
      戸嶋隆夫, 芝原正彦, 中村摩理子
    • 学会等名
      第46回燃焼シンポジウム
    • 発表場所
      京都テルサ, 京都市
    • 年月日
      2008-12-04
  • [学会発表] ナノ構造間隔が熱伝導率に及ぼす影響に関する分子動力学的研究2008

    • 著者名/発表者名
      戸嶋隆夫, 芝原正彦
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜国立大学, 横浜市
    • 年月日
      2008-08-04
  • [学会発表] ナノ構造間隔が固液界面熱抵抗に及ぼす影響に関する分子動力学的研究2008

    • 著者名/発表者名
      竹内清, 芝原正彦
    • 学会等名
      日本機械学会2008年度年次大会
    • 発表場所
      横浜国立大学, 横浜市
    • 年月日
      2008-08-04
  • [学会発表] A Molecular Dynamics Study on Effects of Nanostructural Clearances on Thermal Resistance at an Interface between Liquid and Solid2008

    • 著者名/発表者名
      Masahiko Shibahara
    • 学会等名
      6^<th> US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena-Science & Engineering
    • 発表場所
      ラディソンホテル,ボストン,米国
    • 年月日
      2008-07-15
  • [学会発表] 炭素ナノ粒子の堆積挙動に関する分子動力学解析2008

    • 著者名/発表者名
      芝原正彦, 小林清守, 中村摩理子
    • 学会等名
      第45回日本伝熱シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場, つくば市
    • 年月日
      2008-05-22

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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