粘弾性マイクロジェットの能動制御と次世代製造プロセスへの展開

粘弹性微射流的主动控制及其在下一代制造工艺中的应用

• 批准号: 20H00223
• 负责人: 田川 義之
• 金额: $ 28.79万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H00223/
• 关键词: マイクロジェット; 粘弾性流体; レオロジー計測; 無針注射; 高粘度ジェット; 機械学習; 応力場計測; 液滴衝突; レオロジー; 伸長粘度; 高速度計測

本研究では，衝撃力を利用した超音速・高粘度マイクロ液体ジェット生成法（代表者の開発技術）に基づき，ジェットの伸長・分裂・衝突という医学・工学応用に不可欠な各要素の物理機構解明・能動制御を達成するため，次世代製造プロセスにとって需要の高い粘弾性液体ジェットに焦点を絞り，学術的に未解明な特徴的挙動を解明に取り組み続けている．粘弾性マイクロ液体ジェットの大伸張プロセスの解明・制御のために，ジェットが大きく伸長した後，分離せずに出戻る新現象に着目し，粘弾性マイクロ液体ジェットの分離・マイクロ液滴形成プロセスの解明・制御のため，粘弾性流体の液糸の分離過程を実験調査した．ジェット分離位置・時間を測定した結果，粘弾性マイクロジェットでは分離に至るまでに顕著な伸張効果が確認され，可視光カメラの解像限界(500 nm)以下の液糸が数秒間も持続し，液滴を保持・合体させる現象が見られた．分担者（長津）所有のレオメータによりレオロジー特性の測定を行い，粘弾性特性が分離過程に与える影響を調査した．さらに，マイクロジェット先端から分離した液滴直径がマイクロサイズの場合，固体壁に衝突した液滴が従来理論に反して飛散しない現象を発見したがこれには，従来理論が立脚する連続体仮定が適用できないため，新たな物理描像に基づく理論として実験結果に基づく液滴飛散理論を構築した上で，混相数値計算を援用し，液滴拡大制御/飛散抑制を試みた．そして，以上の知見を踏まえ，次世代製造プロセス実現に向けた学術課題として無針注射器による生体組織への貫入挙動モデルを完成させた．

In this study, the mechanical properties of supersonic and high viscosity crankshaft liquids were studied by means of the method (representative open technology). In this study, the mechanical properties of supersonic high viscosity crankshaft were used in this study, and the physical mechanism was proved to be able to control the mechanical properties of the engine. The next generation of viscous liquid mechanical devices need to be made in the focus of high viscous liquid systems, and the performance of the system is not clear. Viscous liquid devices are widely used to understand the control and control of the system, and after the development of the system, the separation system produces a new vision. Viscous liquids are separated from each other and droplets are formed. Viscous liquids are separated in the process of separation. Viscous liquids are separated in time to determine the results, and viscous fluids are separated to make sure that they are safe. The liquid system can be held in seconds below the 500 nm image limit, and the droplet system can be maintained in a few seconds. The distributor (Changjin) is responsible for the determination of the characteristics of all the devices, and the viscous properties can be separated from each other. The diameter of the droplet is separated from the diameter of the droplet, the diameter of the droplet is separated, the diameter of the droplet is closed, the solid wall is broken, the droplet is broken, the droplet is broken, and the solid wall is divided into two parts to discuss the effect of the droplet on the solid wall. The miscible phase calculation is based on the use of liquid droplet control

项目成果

Ouzo column under impact: formation of emulsion jet and oil-lubricated droplet

碰撞下的茴香柱：形成乳液射流和油润滑的液滴

• DOI: 10.1021/acs.langmuir.0c01692
• 发表时间: 2021
• 期刊: Langmuir
• 影响因子: 3.9
• 作者: Kamamoto;K.;Kiyama;A.;Tagawa;Y.;and Zhang;X.
• 通讯作者: X.

Large impact velocities suppress the splashing of micron-sized droplets

大的冲击速度抑制微米级液滴的飞溅

• DOI: 10.1103/physrevfluids.6.023605
• 发表时间: 2021
• 期刊: Physical Review Fluids
• 影响因子: 2.7
• 作者: Usawa;M.;Fujita;Y.;Tagawa;Y.;Riboux;G.;and Gordillo;J.M.
• 通讯作者: J.M.

Background-oriented Schlieren technique with vector tomography for measurement of axisymmetric pressure fields of laser-induced underwater shock waves

用于测量激光诱导水下冲击波轴对称压力场的矢量层析成像背景导向纹影技术

• DOI: 10.1007/s00348-022-03524-4
• 发表时间: 2022
• 期刊: Experiments in Fluids
• 影响因子: 2.4
• 作者: Ichihara;S.;Shimazaki;T.;Tagawa;Y.,
• 通讯作者: Y.,

Painting technology for highly viscous liquid using impact

利用冲击力的高粘性液体涂装技术

• 发表时间: 2021
• 作者: Kamamoto;K.;Onuki;H.;Tagawa;Y.
• 通讯作者: Y.

無心注射器の実現に向けた集束形状マイクロジェットと人体模擬組織の相互作用の実験的解明

实验阐明聚焦微射流与人体模拟组织之间的相互作用，以实现非中心注射器

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuto Yamanoi;Takashi Miura;Masoud Soltani;Koichi Maekawa;鄭巽，佐藤仁美，姜美蘭，高山直樹，森川高行;五十嵐大地，宮崎優太，鵜澤雅，河合脩真，Yee Jingzu，武藤真和，関口翔斗，田川義之
• 通讯作者: 五十嵐大地，宮崎優太，鵜澤雅，河合脩真，Yee Jingzu，武藤真和，関口翔斗，田川義之