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多機能高送達性ナノ粒子シングルステップ合成を実現する超臨界プラズマ流の創成と制御

创建和控制超临界等离子体流，用于单步合成多功能、高递送纳米粒子

基本信息

批准号：
21H01249
负责人：
茂田正哉
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01249/
关键词：
流体工学

项目摘要

本研究は、超臨界プラズマという特異物質相の流れを利用して、多機能高送達性ナノ粒子の生成量・サイズ・組成を制御しながらシングルステップで大量合成するという新手法を流体工学的立場から確立することを目的としている。2022年度は、前年度に開発した非軸対称形状の傾斜アークプラズマ内部の温度を計測できる非対称Abel逆変換画像分光法の深化を図った。また、ヘリウム雰囲気中で発生したアークプラズマとの相互作用で溶融タングステン表面から放出される微小液滴を捉え、その発生メカニズムを電磁流体力学的観点から明らかにした。さらに電極を改良し、高電圧パルス放電により超臨界二酸化炭素中でプラズマ相をロバストに連続維持できるに至った。一方で、数理モデリングを基盤とした数値シミュレーションによる研究も行った。プラズマ－非電離気体共存系の熱流体挙動を捉えるために研究代表者が独自に構築してきた数値計算手法を用いて、解離性ガス由来のアークプラズマの急激な熱膨張に起因する乱流渦誘発現象のミニマル過程の再現に成功し、渦生成メカニズムを明らかにした。さらに、固相および液相の共存する連続体を粒子法によってモデル化し、高電流条件下での金属溶融・流動・凝固・化合物形成・酸化物輸送を同時に再現・解析できる数値シミュレーションを実現した。ナノ粒子については、冷却過程において異種金属ナノ粒子群が共凝縮を経て集団形成する時間発展プロセスを数値解析的に明らかにした。

This study aims to establish a new approach to fluid engineering by controlling the amount of particles produced by supercritical fluid phase and by using multifunctional high-performance fluid phase. In 2022, the development of non-symmetrical shape tilt analysis and internal temperature measurement was carried out in the previous year. The interaction between the solution and the surface of the solution emits tiny droplets, which are captured and generated in the electromagnetic fluid dynamics. The electrode is improved, and the high voltage discharge is maintained in supercritical carbon dioxide. A square, a mathematical model, a mathematical model, a mathematical model, A representative of the study of thermal fluid turbulence in the non-ionized gas blue shift system has independently constructed a numerical calculation method for the use of dissociation, the origin of thermal expansion, and the successful reproduction of turbulent vortex-induced phenomena. The particle method for the simultaneous reproduction and analysis of metal melting, flow, solidification, compound formation and acid transport under high current conditions The particle size distribution, cooling process, heterogeneous metal particle size co-condensation, aggregation formation, time evolution, numerical analysis, etc.

项目成果

期刊论文数量（27）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Spatial composition distribution of a Ni-Cu binary alloy powder in a thermal plasma process

DOI：
10.1016/j.jallcom.2021.162792
发表时间：
2021-11
期刊：
Journal of Alloys and Compounds
影响因子：
6.2
作者：
Y. Hirayama;M. Shigeta;K. Takagi;K. Ozaki
通讯作者：
Y. Hirayama;M. Shigeta;K. Takagi;K. Ozaki

Numerical investigation for dominant factors in slag transfer and deposition process during metal active gas welding using incompressible smoothed particle hydrodynamics method

不可压缩平滑颗粒流体动力学方法数值研究金属活性气体保护焊渣转移和沉积过程的主导因素

DOI：
10.1080/09507116.2022.2059147
发表时间：
2022
期刊：
Welding International
影响因子：
0
作者：
Takamasa Fukazawa;Keigo Tanaka;Hisaya Komen;Masaya Shigeta;Manabu Tanaka & Anthony Bruce Murphy
通讯作者：
Manabu Tanaka & Anthony Bruce Murphy

SF6系アークプラズマの乱流誘発メカニズム解明に向けた数値シミュレーション

阐明SF6电弧等离子体湍流诱发机制的数值模拟