| 研究課題/領域番号 |
24560194
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
吉永 隆夫 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (40158481)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | エレクトロスピニング / エレクトロスプレー / ジェット / 表面張力 / 非線形 / 静電場 / ジェティング / コーンジェット |
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| 研究実績の概要 |
近年，食品，医薬品，繊維などの諸分野で微小粒子，カプセルや微細ファイバーの需要が高まっており，静電場中での液体ジェットを用いてこれらを形成する試みが，主に実験的に行われてきた．本研究の目的は単相ジェットもしくはコア部と円筒部からなる複合ジェットにおいて，静電場中でのジェットの不安定化のメカニズムを明らかにし，微粒子化もしくはカプセル化を引き起こすパラメータ領域や，電気・流体特性を解析的に予測することを目的とする．
当該年度は昨年に引き続き，ジェットと同軸にある電導性の円筒シース上で与えられた外部電場の効果を考慮した解析を行った．特に，ジェットとシース間での電場分布の解析に関して，特異摂動法を用いて，電場分布を界面形状の関数として陽的に表わすことの成功した．そのような結果を用いて，ジェットの発展を記述する方程式を導き，ジェット崩壊に及ぼす外部電場の影響をさらに詳しく調べた．その結果，ジェット崩壊に際して，外部電場の増加とともに，ジェット先端に大きな液滴が形成されるドリッピングモードから，微細な液滴が形成されるスプレーモードに至る過程において以下のことが明らかになった：電気ペクレ数が大きい（ジェット流体の電気伝導性が悪い）場合，外部電場強さの増加とともに先端部に形成される液滴径が次第に減少していく．しかし，電気ペクレ数が小さくなる（電気伝導性がよくなる）と，その移行が不連続になり，大きな径の液滴から小さな径の液滴に突然変わることが分かった．このことは，サテライトの形成によるものであり，主ドロップ間にサテライトが形成されていることで説明されることが明らかになった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
単相ジェットのサテライト形成に関する研究に多大な時間を割いたため，本年予定していた複合ジェットに関する解析があまり進んでいない．しかし，本解析によりサテライト形成が明らかになったことから，どのような条件でサテライト発生が抑えられるかを推測でき，外部電場や電気特性によりサテライト形成がコントロールできる可能性を示せた．
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| 今後の研究の推進方策 |
複合ジェットに関する解析を引き続き行う．原理的にはこれまで行ってきた解析手法を用いるが，円筒部の解析に時間がかかるとみられる．また，複合ジェットの関してすでにある数値解析コードに電場による影響を考慮する必要がある．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
複合ジェットの関する解析を現在行っており，また，数値計算プログラムコードを現在作成中であり，数値解析を次年度に行う．
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| 次年度使用額の使用計画 |
現在作成中のプログラムコードによる計算を行うため，計算機のCPU,ストレージなどの購入に充てる．さらに，成果発表のため国際会議出席費用に充てる．
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