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表面上不純物粒子を対象とした動的濡れによる自発的『メニスカス・クリーニング』機構

通过动态润湿针对表面杂质颗粒的自发“弯液面清洁”机制

基本信息

批准号：
20KK0085
负责人：
上野一郎
金额：
$ 11.98万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-10-27 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

目標の1つである『比較的単純な構造を有する基板上構造物に液滴前縁部が接触した際のメニスカス形成と，それに伴う液膜内速度場・圧力場計測を通じた構造物周りの力場の解明』に対しては，特に異なる高さを有する円柱状微小構造物を対象とし，数値解析により定量化を実現した．微小構造物の高さによって液膜前縁部の局所的加速挙動が顕著な影響を受けること，微小構造物が充分な高さを有していない場合にはメニスカス内部に馬蹄渦が形成しないことなどを明らかにした．なお，メニスカス形成にかかる形状を実験的に高精度計測し計算の妥当性を示した．また，別の目標の1つである『目標1における微小構造物の形状・姿勢・濡れ性の影響に関する定量化』に対しては，特に球状および柱状微小構造物を対象とし，構造物に作用する力場を濡れ性をパラメータとして数値解析により定量化を行った．微小構造物周りにおけるメニスカス形成初期において，構造が有する曲率の影響により液膜濡れ上がり挙動に顕著な差違が生じることを明らかにした．また，構造物濡れ性の影響が，形状によってその発現が異なることを明らかにした．以上の内容を英文学術論文として投稿準備を進めている．なお，共同研究先に滞在してバイオ粒子を用いた実験を実施する予定であったが，covid19禍の影響により2022年度も実現しなかった．そのため，さらにもう1つの目標である『複雑な形状・物性を有するバイオ粒子を用いた高精度計測による現象の定量化，模擬実験・解析モデルへのフィードバック』に替えて楕円柱状微小構造物を対象として，実験および数値解析を行い，共同研究者らとのその結果を共有した．現在その研究結果についても，英文学術雑誌への投稿に向けて準備を開始している．

Objective 1: To compare the pure structure on the substrate with the structure in front of the liquid drop, to measure the velocity field in the liquid film, to measure the pressure field, to analyze the force field around the structure, and to quantify the numerical value of the columnar micro-structure. The acceleration and vibration of the front part of the liquid film of the micro-structure are affected by the influence of the micro-structure on the formation of horseshoe vortex in the interior of the micro-structure. High precision measurement and calculation accuracy are shown in the form of a shape. The first objective is to quantify the influence of shape, posture and moisture on microscopic structures, especially spherical and columnar microscopic structures. In the early stage of formation of micro-structure, the structure has the influence of curvature, and the liquid film moves upward. The influence of the structure's moisture on the shape and appearance of the structure is different. The above contents are prepared for submission of English academic papers. We will jointly study the impact of the disaster in 2022. The purpose of this study is to quantify phenomena, simulate, analyze and analyze columnar micro-structures, and to analyze the results of the study. Now the research results are ready for submission, and the English academic journal is ready for submission.