シリカエアロゲルのミクロ伝熱機構のモデル化とその実験的検証

本研究では,太陽エネルギ用光学材料として期待のもたれているシリカエアロゲルについて,その輸送過程のモデル化を行うとともに,その妥当性を散乱実験と伝熱実験によって検証することを目的としている。この目的のために,エアロゲル(密度228kg/m^3)試料について,まず,可視域で散乱光強度分布,垂直透過率の測定を行い,得られたデータを反復的逆散乱問題ソルバーで解析することによって,減衰係数,アルベド,位相関数を決定した。その結果エアロゲルのアルベドは1,位相関数は、Rayleighの位相関数に近いが,前方散乱がやや顕著であるなどの事実が明らかになった。さらに,この結果は,相関散乱理論によれば,直径10nmの,透明球状粒子充てん層モデルと整合することが示された。次にエアロゲルの熱伝導機構を推定するために平行平板型熱伝導測定装置により,エアロゲルの有効熱伝導率を測定した。その結果,大気圧下,平均温度20℃で,0.012W/mKという値を得たが,この結果は,球状粒子分散モデルでは,説明することが困難であり,大気圧下では,空気中の水蒸気の吸着などの影響が,あることが示唆された。今後,この点を考慮した球状粒子分散モデルを開発する予定である。

本研究では,太陽エネルギ用光学材料として期待のもたれているシリカエアロゲルについて,その輸送過程のモデル化を行うとともに,その妥当性を散乱実験と伝熱実験によって検証することを目的としている。この目的のために,エアロゲル(密度228kg/m^3)試料について,まず,可視域で散乱光強度分布,垂直透過率の測定を行い,得られたデータを反復的逆散乱問題ソルバーで解析することによって,減衰係数,アルベド,位相関数を決定した。その結果エアロゲルのアルベドは1,位相関数は、Rayleighの位相関数に近いが,前方散乱がやや顕著であるなどの事実が明らかになった。さらに,この結果は,相関散乱理論によれば,直径10nmの,透明球状粒子充てん層モデルと整合することが示された。次にエアロゲルの熱伝導機構を推定するために平行平板型熱伝導測定装置により,エアロゲルの有効熱伝導率を測定した。その結果,大気圧下,平均温度20℃で,0.012W/mKという値を得たが,この結果は,球状粒子分散モデルでは,説明することが困難であり,大気圧下では,空気中の水蒸気の吸着などの影響が,あることが示唆された。今後,この点を考慮した球状粒子分散モデルを開発する予定である。