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2022 年度 研究成果報告書

液体のダイナミクスから観たイオンナノ流体の機能解明

研究課題

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研究課題/領域番号 19K12632
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80040:量子ビーム科学関連
研究機関福岡大学

研究代表者

吉田 亨次  福岡大学, 理学部, 准教授 (00309890)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワードナノ流体 / 液体 / 中性子散乱 / X線散乱 / ダイナミクス
研究成果の概要

イオン液体を始めとする種々の液体に数パーセントのナノ粒子を分散させたものはナノ流体と呼ばれ、新しい熱輸送媒体として注目されている。ナノ流体の高い熱伝導の原因をナノ流体を構成するベース液体の運動の観点から調べるため、X線・中性子散乱およびNMRを測定した。液体分子のダイナミクスを広い時間スケールで観測し、液体分子の並進運動や回転運動を明らかにした。ナノ粒子表面に存在する液体分子ではナノ粒子との相互作用で運動が遅くなっていることが明らかになった。これらの情報を用いると、ナノ流体の計算機シミュレーションの検証が可能であり、分子設計によってナノ流体の物性を制御することが可能になると思われる。

自由記述の分野

溶液化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

熱エネルギーの輸送は熱マネージメントにおいて重要であり、エネルギーの有効利用のためには高効率な熱輸送媒体の開発は必要不可欠となっている。ナノ流体は純液体に比べて熱伝導率が高いことが報告されており、新しい熱輸送媒体として期待されている。本研究では、ナノ流体を構成する液体のダイナミクスを幅広い時間スケールで観測した。その結果、ナノ粒子表面での液体分子はナノ粒子との相互作用で運動が遅くなっていることが明らかになった。分子間相互作用の観点から液体の構造や運動を調べることで、ナノ流体の物性の発現原理を明らかにし、物性の制御可能性を示した。

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公開日: 2024-01-30  

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