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2022 年度 研究成果報告書

高圧流体中での晶析・表面反応過程を模擬した実用シミュレータの開発と設計指針の確立

研究課題

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研究課題/領域番号 19K05132
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27010:移動現象および単位操作関連
研究機関八戸工業高等専門学校

研究代表者

本間 哲雄  八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (10369910)

研究分担者 百瀬 健  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10611163)
秋月 信  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (30707188)
佐藤 剛史  宇都宮大学, 工学部, 教授 (60375524)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード核生成 / 晶析 / 超臨界流体 / 分子シミュレーション / 離散要素法
研究成果の概要

核生成過程の分子レベルでの理解のためにDFT計算とMD計算を行った。DFT計算からは結晶状態が理想状態に近いため、活性化エネルギーの算出が困難であった。一方、MD法では、溶媒を含めた結晶化過程を模擬し、鎖状構造から分岐構造、環状構造へと変化する過程を模擬し、6員環が最も安定なことを明らかにした。また核生成過程の濃度・温度依存性は各生成速度を支配するが、メカニズムを変化させるほどではないことを明らかにした。続いて、管型流通式反応器を模擬したT字管で流体中の粒子運動の模擬を行い、実用的な粒子運動を模擬するシミュレーターの開発にめどを立てることができた。

自由記述の分野

化学工学・超臨界流体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

流体中における晶析・表面反応過程は新規材料創成に不可欠な技術であるが、その応用に際しては核生成モデルの構築が必須である。本研究の結果は、核生成過程においてミクロスケールからその解明に取り組み、得られた知見を実機に適用できる実用シミュレーターへ応用することを志向しており、その社会的意義は大きいと考える。

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公開日: 2024-01-30  

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