ナノダイヤモンドの爆発圧着による金属材料の高伝導化の熱工学的解明

通过纳米金刚石爆炸卷曲热工程阐明金属材料的高导电性

• 批准号: 18656068
• 负责人: 鳥居 修一
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kumamoto 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-18656068/
• 关键词: 爆発衝撃; ナノダイヤモンド; 熱伝導率; マックスウエル方程式; 数値解析; 分子動力学; 温度計測

本年度は、爆発衝撃でアルミニウム板表面に分散させたナノダイヤモンドが金属片内部に浸透した際の熱衝撃波の発生とその機構について検討した。得られた結果を以下に纏める。1.ナノダイヤモンドを浸透させることで、肉厚が1ミリのアルミニウム板の熱伝導率が増加することを確認した。2.数値解析用のコードを開発した。通常使用されている熱伝導方程式には緩和時間が含まれていない。そこで、緩和時間が含まれているマックスウエル方程式を用いてコードを作成した。この方程式は楕円型であるので、解の精度と安定性を考慮し、方程式はMacCormak's predictor-corrector スキームを使用して離散化した。その数値解析を行い、極薄フィルム内に熱衝撃が発生することが分かった。3.フィルム内部の挙動を詳細に把握するために、分子動力学の数値解析コードを開発した。その結果、フィルム内で温度の急激な上昇部分が時間と共に移動することを確認した。4.フィルム内の高温部の温度上昇領域は分子運動が活発である。また、その領域は時間と共に拡大するのではなく、局所領域が時間と共に移動することが分かった。5.温度上昇領域(overshot temperature という)は、時間の経過と共に減衰していく。十分時間が経過した時の温度分布はフーリエの法則で求められる分布に変化していくことを明らかにした。

This year, the explosion shock wave was dispersed on the surface of the plate, and the mechanism of thermal shock wave generation during penetration into the inside of the metal plate was investigated. The result is that 1. Confirm that the thermal conductivity of the plate increases when the thickness of the plate increases. 2. Number analysis is used to open the door. The heat conduction equation is usually used to contain the relaxation time. The equation is created by using the following equation: The equation is discretized in MacCormak's predictor-corrector system. The thermal shock generated by the thermal shock in the process of analysis of the numerical value is very thin. 3. Detailed understanding of internal dynamics, molecular dynamics and numerical analysis As a result, the rapid rise in temperature within the unit is confirmed by the time of movement. 4. The temperature rise of the high temperature part in the inner part of the body is related to the molecular movement. The time and space of the domain are divided into two parts. 5. Temperature rise field (overshot temperature), time and time together to reduce decay The temperature distribution of ten minutes is different from that of ten minutes.

项目成果

Heat transfer mechanisms in thin film with laser heat source

• DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2004.09.011
• 发表时间: 2005
• 期刊: International Journal of Heat and Mass Transfer
• 影响因子: 5.2
• 作者: S. Torii;Wen‐Jei Yang

固体薄膜内部の熱伝播に関する分子動力学シミュレーション

固体薄膜内热传播的分子动力学模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本機械学会九州支部第61期講演会論文集 088-1
• 作者: 菊地謙次;寺田信幸;望月 修;冨永 瞬
• 通讯作者: 冨永 瞬

THERMAL WAVE PROPAGATION PHENOMENON IN NANO-FILM BY MEANS OF MOLECULAR DYNAMICS METHOD

分子动力学方法研究纳米薄膜中的热波传播现象

• 发表时间: 2006
• 期刊: Proceedings of 2006 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON NANO SCIENCE AND TECHNOLOGY 1
• 作者: 菊地謙次;寺田信幸;望月 修;冨永 瞬;Shuichi TORII;Shuichi TORII
• 通讯作者: Shuichi TORII