反応性熱流動による表面反応処理過程のナノスケール現象の解明

利用反应热力学阐明表面反应处理过程中的纳米级现象

• 批准号: 14750139
• 负责人: 芝原 正彦
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750139/
• 关键词: 微小火炎; 分子動力学解析; ラジカル自発光; 分光計測; 界面ナノ構造

本年度は,反応性熱流動による表面反応処理過程のナノスケール現象の解明のために,実験的アプローチとして局所発光計測実験および分光実験を行った.次に,表面近傍の熱流動解析および表面反応解析のために,表面近傍のナノ構造が熱流動および反応に及ぼす影響を解析する分子動力学プログラムを新たに作成して,数値解析を行った.1.反応性熱流動からの局所発光計測実験および分光実験100マイクロメートルから20マイクロメートルの内径をもつステンレス管,ニードルバルブと光学立体顕微鏡,電気ヒータを用いて,界面近傍の局所から反応領域からの化学発光を計測するシステムを構築した.100マイクロメートルの微小反応および界面での化学発光種の失活の様子を分光計測することができた.しかし,計測領域のさらなる微小化が今後の課題である.2.表面近傍熱流動反応解析プログラムの作成表面に付着する分子1個から数十ナノメートルの構造物がある場合の表面近傍反応性熱流動解析分子動力学プログラムを作成して,エネルギ伝達および反応確率変化を数値解析した.その結果,サブナノメートルおよびナノメートルの特性長さを持つ構造物が界面エネルギ伝達を上昇させるメカニズムについて,知見を得た.さらに,界面近傍でのナノスケールの構造物が,表面反応におよぼす影響について解析を行った.これらの界面近傍ナノスケールの熱流動と界面との干渉に関する解析成果は,反応性およびエネルギ伝達特性に分けて,論文として公表した.

は this year, the 応 sexual heat flow に よ る surface anti 応 処 の during processing ナ ノ ス ケ ー ル phenomenon の interpret の た め に, be the 験 ア プ ロ ー チ と し て bureau 発 measuring light be 験 お よ び spectral be 験 を line っ た. Nearly alongside の に, surface heat flow parsing お よ び surface anti 応 parsing の た め に, surface near alongside の ナ ノ structural が heat flow お よ び anti 応 に and ぼ す effect を resolution す る molecular dynamics プ ロ グ ラ ム を new た に made し て, the numerical analytical line を っ た. 1. Anti 応 sexual heat flow か ら の bureau 発 measuring light be 験 お よ び spectral be 験 100 マ イ ク ロ メ ー ト ル か ら 20 マ イ ク ロ メ ー ト ル の diameter を も つ ス テ ン レ ス tube, ニ ー ド ル バ ル ブ と optical three-dimensional 顕 micro lens, electric 気 ヒ ー タ を with い て, interface nearly alongside の bureau か ら anti 応 field か ら の chemical 発 を light measuring す る シ ス テ ム を build し た . 100 マ イ ク ロ メ ー ト ル の tiny against 応 お よ び interface で の chemical 発 light of の inactivation の others child を spectrometer measuring す る こ と が で き た. し か し, measuring field の さ ら な る が miniaturization in the future の subject で あ る. 2. Surface near alongside hot flow reverse 応 parsing プ ロ グ ラ ム の made surface に pay the す る molecules 1 か ら dozens ナ ノ メ ー ト ル の structure が あ る occasions の surface near alongside the 応 sexual heat flow analytical molecular dynamics プ ロ グ ラ ム を made し て, エ ネ ル ギ 伝 da お よ び anti 応 rate variations change indeed を the numerical analytical し た. そ の results, サ ブ ナ ノ メ ー ト ル お よ び ナ ノ メ ー ト ル の features long さ を hold つ structure が interface エ ネ ル ギ 伝 rising of を さ せ る メ カ ニ ズ ム に つ い て, knowledge を た. さ ら に, interface nearly alongside で の ナ ノ ス ケ ー ル の structure が, surface anti 応 に お よ ぼ す influence に つ い analytical line を っ て た. こ れ ら の interface nearly alongside ナ ノ ス ケ ー ル の heat flow と interface と の dry involved に masato す る parsing The results are た, the inverse 応 property およびエネ ギ伝 ギ伝 achieve characteristic に points けて, the paper と て て public table is た た.

项目成果

旗生篤宏, 芝原正彦, 香月正司: "金属表面酸化加熱過程における分子スケールモデルの構築"第40回燃焼シンポジウム講演論文集. 533-534 (2002)

Atsuhiro Hatao、Masahiko Shibahara、Masashi Kazuki：“金属表面氧化加热过程中分子尺度模型的构建”第 40 届燃烧研讨会论文集 533-534（2002 年）。

若尾 聡, 芝原正彦, 赤松史光, 香月正司, 北川邦行, 池田裕二, 中島 健: "火炎局所領域におけるC2バンドスペクトル強度比の温度依存性の検討"第40回燃焼シンポジウム講演論文集. 395-396 (2002)

Satoshi Wakao、Masahiko Shibahara、Fumimitsu Akamatsu、Masashi Kazuki、Kuniyuki Kitakawa、Yuji Ikeda、Ken Nakajima：“局部火焰区域 C2 波段光谱强度比的温度依赖性研究”第 40 届燃烧研讨会论文集 395 -396（2002）。

Atuhiro Hatabu, Masahiko Shibahara, Masashi Katsuki: "Molecular Dynamics Study on Effects of Adherent Molecules on Surface Reaction and Surface Energy Transfer"Thermal Science and Engineering. Vol.11,No.4. 3-4 (2003)

Atuhiro Hatabu、Masahiko Shibahara、Masashi Katsuki：“粘附分子对表面反应和表面能量转移影响的分子动力学研究”热科学与工程。

Masahiko Shibahara, Tomoaki Kunugi: "Molecular Dynamics Study on Effects of Nanoscale Structure on Energy Transfer from Fluid to Surface"Thermal Science and Engineering. Vol.11,No.4. 5-6 (2003)

Masahiko Shibahara、Tomoaki Kunugi：“纳米级结构对流体到表面能量转移影响的分子动力学研究”热科学与工程。

芝原正彦, 香月正司, 旗生篤宏, 東泰弘: "酸素分子の銀表面衝突過程における反応確率と表面エネルギ伝達に関する研究(第2報,表面付着分子種と表面温度の影響)"日本機械学会論文集(B編). 第69巻第687号. 2510-2516 (2003)

Masahiko Shibahara、Masashi Kazuki、Atsuhiro Hatao、Yasuhiro Higashi：“氧分子在银表面碰撞过程中的反应概率和表面能量转移的研究（第二次报告，表面附着分子种类和表面温度的影响）”日本学会机械工程师论文集（B版）第69卷，第687期。2510-2516（2003）。