エレクトロウエッティングを用いたヒートパイプのドライアウト抑制技術

使用电润湿的热管干燥抑制技术

• 批准号: 19K14914
• 负责人: 山田 崇
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Shibaura Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K14914/
• 关键词: エレクトロウェッティング; 表面張力; 接触角現象; 酸化チタン; スパッタリング; 界面制御; 液滴移動; ヒートパイプ; ドライアウト抑制; 濡れ性制御

本研究は，全くの新規研究であり，今年度は，エレクトロウェッティングによる常温・常圧時における液滴の形状制御に必要な条件解明に重点を置いた．小型電子機器への応用を考えると，できる限り低電圧で起きることが望ましく，この点についても検討を行った．エレクトロウェッティングは電極板に形成された誘電体層上に置かれた液滴に電圧を印加することにより，その接触角・挙動が変化する現象であり，誘電体の膜厚の値をできるだけ小さくかつ比誘電率の大きい誘電体膜の材料を使用することで，非常に低い電圧で液滴の接触角を変化させることが可能となる．これは本研究の成立に対して非常に重要なことであるため，その検討・作成に，本年度の研究活動の大半を費やした．試行錯誤の末，スパッタリングにてチタン薄膜（100nmオーダー）を作成した後，常温の大気中に7日間程度放置することで，その極表面に酸化チタン薄膜を形成させたものが，本研究目的に対しては最適なものであることを見出し，液滴にNaCl 1.0wt% 水溶液を用いたとき，印加電圧1.3Vで約30°の接触角減少を達成し，また絶縁体を介して正極（+）と負極（-）にそれぞれ帯電させた2枚の電極板の誘電体表面上にまたがって置かれた液滴は，正極から負極の方向にすることを実験により確認した．今後，微細な溝（ウィック）構造などを併せて施すことで，液滴移動に指向性（方向，位置など）が高められ，本構造がヒートパイプ内部に適用された時に，その目的である「液相内部の継続的な流動の実現」も現実味を帯びてくる重要な研究成果が得られたと考えられる．本研究は全くの新規研究であるため，論文投稿や学会発表等については行うことが出来なかったが，上記した極めて重要な成果が得られたことにより，来年度以降の研究進捗に一定のめどが立ち，今後，研究成果を基とした論文投稿などの活動に取り組むことが出来ると思われる．

这项研究是一项全新的研究，今年我们专注于阐明在室温下和在正常压力下使用电解器控制液滴形状所需的条件。考虑到小型电子设备的应用，希望在尽可能低的电压下发生，并且也考虑了这一点。电解器是一种现象，其中将放置在电极板上介电层上的液滴的接触角和行为发生变化，当将电压施加到放置在电极板上的介电层上的液滴上。通过尽可能使用具有较小介电厚度的介电膜材料和高介电常数，可以在非常低的电压下更改液滴的接触角。这对于建立这项研究非常重要，因此今年的大多数研究活动都花在研究和创建它上。经过反复试验后，我们发现钛薄膜（100 nm的订单）是通过溅射而产生的，然后在室温下在大气中放置约7天，以形成电极表面上的氧化钛薄膜，这是最适合该研究目的的。我们确认，当将1.0 wt％的NaCl溶液用作液滴时，在施加的电压下达到了约30°的接触角降低约30°，并且将液滴放在两个电极的介电表面上，这些电极的介电表面将其充满电气电极（+）和负电极（ - ）的电极（通过胰岛素）的电极构成元素，这些电极通过启用了电源，该电极由启用电源构成。将来，通过应用细凹槽（WICKS）结构，可以增加方向性（方向，位置等）来增加液滴运动，并且当将这种结构应用于热管中时，人们认为已经获得了重要的研究结果，该目标将实现“实现液体内部持续流动的持续流动”。由于这项研究是一项全新的研究，因此不可能提交论文或在学术会议上提交论文，但是有了上述极为重要的结果，从明年开始，将设定一系列目标，以实现研究进度，并且可以预期，将来，我们将能够根据研究结果进行诸如提交等活动的活动。