荷電ナノバブルの統計力学と輸送解析

带电纳米气泡的统计力学和输运分析

• 批准号: 18654101
• 负责人: 浜口 智志
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18654101/
• 关键词: マイクロバブル; ナノバブル; 電気泳動; 誘電誘導; 強結合プラズマ; ゼーターポテンシャル; 湯川系; 遮蔽クーロン; ゼータポテンシャル

1990年初頭の、GratanとCrumによる単泡性音響発光(Single Bubble Sonoluminescence; SBSL)の発見以来、液体中における極めて微小な気泡と、その内部の気体に関する物理学が大きな注目を集めている。音響発光自体は、かなり以前から知られていたが、それまでは、大量の気泡が制御されないまま、生成と消滅を繰り返す中で発光が観測されていただけであるが、GratanとCrumによって、水中に非線形音波を伝播することで発生する負水圧を利用して、気泡の生成と位置の制御が可能となった。一方、以前からの研究で、水中の微小気泡は、その表面に電荷を帯びていることが知られている。すなわち、液体中の微小気泡は、電気的には、電荷をもつ粒子のようにふるまうが、これらの微小気泡が極めて多数存在するときの、その集団的振る舞いの詳細はほとんど知られていない。したがって、本研究では、液体中、その電荷により相互作用をおこなう気泡の多数の集まりの統計力学的性質(たとえば相転移や空間相関等)および輸送現象(たとえば、自己拡散や粘性等)を、理論・シミュレーションと実験的手法の両方を用いて、解明することを目的とする。平成18年度の我々の実験研究において、通常の流体力学的方法によって発生させた気泡の電荷は弱いことが分かったため、平成19年度の研究では、強制的に外部から気泡に高周波電場を印加し、気泡中にプラズマを生成することに成功し、その分光分析などを行った。気泡の電荷による相互作用は、流体的な相互作用に比べると極めて弱いことが今回に研究で明らかになったが、その一方、気泡中に放電を行うことにより、プラズマが溶液界面と強い相互作用を行うことが明らかになった。

Since the discovery of Single Bubble Sonoluminescence (SBSL) in the early 1990s, physics has focused on the relationship between small bubbles and internal gases in liquids. The acoustic emission is self-contained, non-linear, and non-linear. The acoustic emission is generated by negative water pressure, and the generation and location of a large number of bubbles are controlled. A side, the previous research, water tiny bubbles, the surface charge of the company is too high, too high, too low. The microbubbles in the liquid, the electric charge, the particles, the microbubbles, the majority of the microbubbles, the collective vibration, the detailed vibration, the electric charge, the particles, the particles, In this study, the statistical mechanical properties (phase shift, spatial correlation, etc.) and transport phenomena (self-dispersion, viscosity, etc.) of the interaction between electric charges and bubbles in liquids are studied. In 2018, we conducted research on the generation of gas bubbles and their charge distribution using general fluid dynamics methods. In 2019, we conducted research on the generation of high frequency electric fields and gas bubbles under stress. The interaction between the bubble and the fluid is very strong.

项目成果

Chemical reactions induced by glow plasmas generated in bubbles in water

水中气泡产生的辉光等离子体引起的化学反应

• 发表时间: 2007
• 作者: H. Aoki;K. Kitano;and S. Hamaguchi
• 通讯作者: and S. Hamaguchi

Plasma generation inside externally supplied Ar bubbles in water

• DOI: 10.1088/0963-0252/17/2/025006
• 发表时间: 2008-05-01
• 期刊: PLASMA SOURCES SCIENCE & TECHNOLOGY
• 影响因子: 3.8
• 作者: Aoki, Hironori;Kitano, Katsuhisa;Hamaguchi, Satoshi
• 通讯作者: Hamaguchi, Satoshi

Chemical reaction induced by glow plasmas inside bubbles in water

水中气泡内辉光等离子体引起的化学反应

• 发表时间: 2007
• 作者: H.;Aoko・K.;Kitano・S.;Harnaguchi
• 通讯作者: Harnaguchi