酸化チタン光励起超親水性及び超撥水性複合面を利用した相変化伝熱の促進

物体の表面は,その微細な構造,不均一性,汚れなどにより濡れ性が非常に異なる.物体表面の濡れ性は,相変化伝熱に大きく影響している.これまでの研究において,広範囲に接触角を変化させ,種々の相変化伝熱実験を行ってきた.この研究では、酸化チタンによる光励起超親水面と接触角が非常に大きい超擾水加工面を複合させた伝熱面を用いてプール沸騰実験を行い,この伝熱面の特異な性質を見出し,最終的には,高密度化が進む電子デバイスの沸騰冷却に応用しようというものである.この目的を達成するために,超撥水・超親水部分を複合させた種々のパターン作成を試みた.超撥水・超親水の複合伝熱面作成では,伝熱面基材が銅であるため,酸化チタン薄膜が不安定となる.それを避けるために最初にスパッタリングによりチタン薄膜を成膜した後,酸化チタン薄膜を成膜した.その後フォトリソグラフィ手法によりフォトレジストをパターニングし超撥水メッキを施す予定であったが,酸化チタンの強力な酸化力のためフォトレジストが分解された.そのためフォトリソグラフィ手法が使えず,厚さ0.5mmの金属板にφ3mm(pitch=4),φ4mm(pitch p=5),φ6mm(pitch=7)の3種類のスポット状の穴を設け,直接マスクとして使いスパッタリングにより酸化チタンを成膜した.酸化チタンは不導体であるため,超撥水めっきした場合酸化チタン上にはメッキされないと考えていたが,実際には全面がメッキされた.(メッキ会社もこの原因はわかっていない)このため超撥水・超親水複合面は作成できなかったが,酸化チタンをスポット状にスパッタリングしたのみの伝熱面を用い低熱流束から限界熱流束近傍までのプール沸騰実験を行い,その特性を調べた.その結果,スポット径が大きいほど限界熱流速は大きくなることがわかった.

物体の表面は,その微細な構造,不均一性,汚れなどにより濡れ性が非常に異なる.物体表面の濡れ性は,相変化伝熱に大きく影響している.これまでの研究において,広範囲に接触角を変化させ,種々の相変化伝熱実験を行ってきた.この研究では、酸化チタンによる光励起超親水面と接触角が非常に大きい超擾水加工面を複合させた伝熱面を用いてプール沸騰実験を行い,この伝熱面の特異な性質を見出し,最終的には,高密度化が進む電子デバイスの沸騰冷却に応用しようというものである.この目的を達成するために,超撥水・超親水部分を複合させた種々のパターン作成を試みた.超撥水・超親水の複合伝熱面作成では,伝熱面基材が銅であるため,酸化チタン薄膜が不安定となる.それを避けるために最初にスパッタリングによりチタン薄膜を成膜した後,酸化チタン薄膜を成膜した.その後フォトリソグラフィ手法によりフォトレジストをパターニングし超撥水メッキを施す予定であったが,酸化チタンの強力な酸化力のためフォトレジストが分解された.そのためフォトリソグラフィ手法が使えず,厚さ0.5mmの金属板にφ3mm(pitch=4),φ4mm(pitch p=5),φ6mm(pitch=7)の3種類のスポット状の穴を設け,直接マスクとして使いスパッタリングにより酸化チタンを成膜した.酸化チタンは不導体であるため,超撥水めっきした場合酸化チタン上にはメッキされないと考えていたが,実際には全面がメッキされた.(メッキ会社もこの原因はわかっていない)このため超撥水・超親水複合面は作成できなかったが,酸化チタンをスポット状にスパッタリングしたのみの伝熱面を用い低熱流束から限界熱流束近傍までのプール沸騰実験を行い,その特性を調べた.その結果,スポット径が大きいほど限界熱流速は大きくなることがわかった.