2020 Fiscal Year Annual Research Report

化学修飾ポーラス界面の熱流体物理解明に基づく新しい熱輸送機能発現

Research Project

Project/Area Number	20H02085
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	長野方星名古屋大学, 工学研究科, 教授 (10435810)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	岡智絵美名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70823285)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	多孔体 / 濡れ性 / 化学修飾 / 赤外
Outline of Annual Research Achievements	多孔体界面における蒸発素過程は，キャピラリー力，固気液三相界面積，多孔体と固体壁の濡れ性に支配されるため，界面熱物質輸送の促進には支配物性の制御と精密計測が不可欠となる。本研究は化学修飾を多孔体に施すことで濡れ性が大きく制御できることに着目し，溶液プロセスによる多孔体の内部まで親水化する手法を構築するとともに，これまで確立されていないナノスケールでの濡れ性・熱伝達性能を評価できる手法を新たに構築する。次に構築した手法を用いて化学修飾キャピラリーの濡れ特性制御メカニズムを実験的に明らかにすることで，化学的濡れ性が蒸発熱伝達に与える影響を明らかにする。さらに，多孔体への浸透圧効果を直接観察し，熱輸送機構への効果を実験的に検証することで，多孔体界面での蒸発熱伝達の理論限界を超える新たな熱輸送メカニズムの創出を目指す。初年度は蒸発熱伝達評価装置の構築および多孔体の化学修飾及び幾何学形状，濡れ性改質を中心に行った。蒸発熱伝達評価装置については，赤外・可視同時計測装置を構築し，再現性，対流の影響，室温の影響等を調べて高精度な計測を実現できるシステムを構築した。また多孔体については化学修飾による濡れ性改善，多孔体の製造方法，幾何学形状の異なる多孔体の製作，ならびに新たな多孔体粒子配向制御方法を考案して予備測定を行い，蒸発熱伝達率の改善効果，最大熱流束の向上性を明らかにした。また得られた実験結果に基づく多孔体性能予測モデルを構築し，蒸発熱伝達向上メカニズムを明らかにした。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason COVID-19の影響で実験が遅れたが，その後集中的に実験評価を行うことで計画通りに進めることができた。
Strategy for Future Research Activity	蒸発熱伝達率，最大熱流束の向上が見込まれた多孔体特性に基づいた熱流体デバイス設計，製作を行い，デバイスとしての性能を明らかにする。