2003 Fiscal Year Annual Research Report
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15560165
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小原 拓 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (40211833)
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| Keywords | 潤滑 / ナノフルイディクス / 液体 / 分子間伝搬機構 |
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| Research Abstract |
高いせん断速度、極薄の潤滑液膜厚など極限的な状態において固体壁間の摩擦特性を決定するミクロな要素として、(1)液膜あるいは液体の性質を一部失った液体分子層における運動量及びエネルギーの伝搬
(2)固液界面における(固液間の)運動量及びエネルギーの伝搬や速度・温度ジャンプ
の2点についてその特性を支配する要因を明らかにするため、分子動力学シミュレーションを行った。まず固体壁-液膜-固体壁の計算系を構築し、液体として今年度は、単純でありながら最低限の回転自由度をもつ分子である直線分子を選択した。2つの固体壁に相対速度を与えて液膜にせん断を加えた状態で発生する運動量流束や、粘性加熱により発生する熱エネルギーが液膜から固体壁に流れる熱流束を詳細に計測し、申請者が提唱する分子間エネルギー伝搬の概念を用いて整理した結果、固体表面から2〜3nm以内の液膜内にあっては、2分子間における回転運動エネルギーの伝搬がマクロな熱流束になす寄与が減殺されて、熱流束は主に分子の併進運動エネルギーが分子間で伝搬されたものであること、特に、温度勾配方向(個液界面に垂直な方向)周りの回転運動エネルギーについては、温度勾配の方向に逆流していること、併進運動エネルギーの伝搬は主に温度勾配方向の運動自由度により行われ、他の自由度の運動はまったく寄与していないこと、などを明らかにした。現在は、界面の性状により固液界面における配向が変化するなど複雑な現象を示し、実用上も重要な水に研究の重点を移し、解析を開始しつつある。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] 小原 拓: "固体壁面間における多原子分子液膜のエネルギー・運動量伝搬"第40回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 31-32 (2003)
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[Publications] 小原 拓, 芝原正彦: "固液界面のエネルギー・運動量伝達"日本機械学会熱学コンファレンス講演論文集. No.03-30. 297-298 (2003)
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[Publications] 小原 拓: "潤滑薄液膜中のエネルギー・運動量伝搬"日本機械学会第16回計算力学講演会講演論文集. No.03-26. 213-214 (2003)
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[Publications] Taku Ohara, Daichi Torii: "Molecular thermal and fluid phenomena in an ultrathin lubrication liquid film"The 1st International Symposium on Micro & Nano Technology. (CD-ROM). (2003)
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[Publications] 小原 拓, 鳥居大地: "固体壁面間でせん断を受ける極薄膜液体水の分子動力学的研究"第41回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (印刷中). (2004)
