2000 Fiscal Year Annual Research Report
微小ヒーターによる非定常高速マランゴニ-熱流動に関する基礎的研究
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12450084
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
飯田 嘉宏 横浜国立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90005299)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
奥山 邦人 横浜国立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60204153)
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| Keywords | マランゴニ効果 / 高速液膜変形挙動 / 微小ヒータ / パルス加熱 |
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| Research Abstract |
本研究では、微小なヒータを設置した固体面上に形成した液体の薄膜に対し、ヒータをパルス状に急速加熱した際のマランゴニ効果によって起こる高速な熱流動挙動を基礎的に明らかにすることを目的としている。マランゴニ効果による非定常熱流動現象は、学問的にも興味深い一方、マイクロアクチュエータの新しい駆動原理となる可能性をもつなどの特徴を有している。
本年度の研究内容及び成果は以下の通りである。
1.石英ガラス面上に高沸点液体(セバシン酸ジブチル)の厚さ最大100ミクロン程度の薄膜を形成し、石英ガラス面に蒸着した大きさ0.1mmx0.25mmの白金薄膜ヒータをパルス加熱した際の液膜の流動を中心に実験的に調べた。比較的低加熱速度(発熱量0.1〜0.4W,加熱時間数ミリ秒程度)では、マランゴニ効果によると考えられるヒータ面からの液膜の急速な後退運動のほか、液膜表面からの急速蒸発と急速凝縮によるとみられる噴霧の発生などその特徴的な熱流体挙動について明らかにした。
2.プリント基板上のセバシン酸ジブチル(厚さ0.3mm)の液膜に対し、幅1mm、長さ10mmの銅箔ヒータをパルス加熱(最大5W、加熱時間0.5秒)した際の液膜の流動を実験的に調べた。このとき、液膜の変形挙動を測定するために設備備品費で購入したレーザーフォーカス変位計を使用した。ヒータ中央付近直上の液膜は加熱開始後熱膨張により厚さを増し、その後減少に転じた後、急激に厚さが約3分の1近くまで減少するといった非定常加熱時の温度差マランゴニ効果による特徴的な液膜変形挙動を明らかにした。
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