固体表面上での濡れ挙動と表面間相互作用力

固体表面的润湿行为和表面相互作用力

• 批准号: 14750603
• 负责人: 新戸 浩幸
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Kyoto 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-14750603/
• 关键词: 濡れ; 表面間力; 付着; 原子間力顕微鏡; 分子シミュレーション; 格子ボルツマン法

ナノメートルからマイクロメートル領域における蒸気中の付着現象の解明を目指して研究を行った。具体的には,(1)シミュレーション手法(モンテカルロ法,格子ボルツマン法)を駆使して理想実験系を解析する,(2)原子間力顕微鏡によりコロイドプローブ・基板間の相互作用力を測定する,という二本柱で研究を進めた。モンテカルロ法に基づく分子シミュレーション解析により,蒸気中での剛体ナノ粒子間の相互作用力へ及ぼす固体表面構造の影響を検討した。その結果,構造を有する表面間の相互作用力曲線は,無構造表面間のものとは,ごく近距離で異なる挙動を示した。分子シミュレーションでは追跡することのできないマイクロメートルオーダの現象を解析するため,最近開発された気液二相系格子ボルツマン法を発展させた。その結果,種々の表面物性を持つ二粒子間の毛管力のシミュレーション解析に成功した。本手法は,局所密度・圧力の静的情報ばかりでなく,流体力学的効果も含んだ情報をも与えてくれるため,従来のYoung-Laplace式に基づく解析よりもはるかに適用範囲が広いといえよう。原子間力顕微鏡に環境制御ユニットとを付加し,湿り窒素ガス中でのカーボン粒子(粒径約6μm)・グラファイト板面間の付着力を測定した。水蒸気中の付着力は相対蒸気圧に依存せずに一定値を示したが,エタノール蒸気中の付着力は相対蒸気圧と共に増加することを観測した。これらの結果は,Young-Laplace式に基づく単純な理論計算で,見かけ上,説明できた。

A study on the interpretation of the phenomenon in the field of steam production Specifically,(1) the analysis of the ideal system by using the lattice method,(2) the determination of the interaction force between the substrate and the atom by using the atomic force microscope, and the study of the two columns. To investigate the interaction force between particles and the influence of solid surface structure in vapor phase As a result, the interaction curve between the surfaces with structure is different from that between the surfaces without structure. Molecular trace analysis of the phenomenon, the recent development of the two-phase system lattice analysis As a result, the surface properties of the species were successfully analyzed by capillary force analysis between two particles. This method is based on the density, pressure and static information of the whole body. The results of fluid mechanics include the information of the body and the basic analysis of the Young-Laplace formula. Atomic Force Microscope Environmental Control System (EFM) and Measurement of Interplanar Force (IWF) of Particles (Size 6μm) in the Presence of Moisture The pressure in the vapor phase is dependent on the pressure in the vapor phase. The result of this calculation is based on the Young-Laplace formula.

项目成果

新戸浩幸: "界面活性剤水溶液の計算機シミュレーション"ケミカルエンジニヤリング. 49(3). 197-203 (2004)

Hiroyuki Nito：“表面活性剂水溶液的计算机模拟”化学工程49（3）（2004）。

D.Iwahara, H.Shinto, M.Miyahara, K.Higashitani: "Liquid Drops on Homogeneous and Chemically Heterogeneous Surfaces : A Two-Dimensional Lattice Boltzmann Study"Langmuir. 19(21). 9086-9093 (2003)

D.Iwahara、H.Shinto、M.Miyahara、K.Higashitani：“均质和化学异质表面上的液滴：二维晶格玻尔兹曼研究”Langmuir。

H.Shinto, S.Morisada, M.Miyahara, K.Higashitani: "Langevin Dynamics Simulations of Cationic Surfactants in Aqueous Solutions Using Potentials of Mean Force"Langmuir. 20(5). 2017-2025 (2004)

H.Shinto、S.Morisada、M.Miyahara、K.Higashitani：“使用平均力势对水溶液中阳离子表面活性剂进行 Langevin 动力学模拟”Langmuir。

H.Shinto, K.Uranishi, M.Miyahara, K.Higashitani: "Wetting-Induced Interaction between Rigid Nanoparticle and Plate : A Monte Carlo Study"Journal of Chemical Physics. 116(21). 9500-9509 (2002)

H.Shinto、K.Uranishi、M.Miyahara、K.Higashitani：“刚性纳米颗粒与板之间的润湿诱导相互作用：蒙特卡罗研究”化学物理杂志。

H.Shinto, D.Iwahara, M.Miyahara, K.Higashitani: "Interaction Forces between Nanoparticles in Diol-Water Mixtures : A Molecular Dynamics Study with Coarse-Grained Model"Langmuir. 18(10). 4171-4178 (2002)

H.Shinto、D.Iwahara、M.Miyahara、K.Higashitani：“二醇-水混合物中纳米粒子之间的相互作用力：粗粒度模型的分子动力学研究”Langmuir。