Elongation of liquid film in wick by utilizing low-voltage horizontal-field electrowetting technique

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5Gに代表される小型携帯IT機器の分野では発熱するCPU等の冷却技術がますます重要となっており，小型で薄型のヒートパイプはすでに有効な伝熱デバイスとしてスマートフォンなどの内部で使用されている．しかしCPUの性能向上や機器の薄型軽量化がさらに進むと，ヒートパイプ内の蒸発部（発熱部）に凝縮液が十分還流せずにドライアウトが生じ，冷却が困難になる危険性が考えられる．本研究では水平電界タイプのエレクトロウエッティングを誘電体膜の厚みを薄くすることで低電圧で駆動するように改変し，ヒートパイプ内の密閉な低圧環境でも作動する技術を研究する．具体的には誘電体膜として極薄の酸化チタン膜を使用して低電圧駆動を可能とし，ヒートパイプ内のウィック内での液膜の伸長作用を発現させる．大気圧下でのこの作用の確認は終了しているので，ヒートパイプ環境下での効果を明らかにする実験研究を行う．2022年度は，昨年度製作した実験用のヒートパイプにおいて，電極に電圧を印加した際の漏電の発生や，シール部にリークが生じて容器内の真空度が保ちにくいなどの問題が生じたため，まず対策を講じた構造となるように実験装置を再設計し製作した．その結果，これらの問題はほぼ解決することができた．その後，エレクトロウエッティング（以下EWと表記する）を施さない場合と施した場合で，この模擬ヒートパイプ内の蒸発部近傍の蒸気相の温度と圧力の経時変化の違いを，加熱部の入熱を徐々に上げながら計測した．まだ予備的な結果であるがドライアウト近くなるとEWを施さない場合は蒸気温度が不安定に上下するのだが，EWを施すとそれが抑制され安定な温度挙動を示すことがわかってきた．2023年度はこの観察を詳細に進め，EWを施すことでドライアウトが抑制されていることを温度や圧力の変化からとらえてEWの効果を明確に証明することを目標とする予定である．以上