ナノ構造材料創製のための反応性熱プラズマのモデリング

用于创建纳米结构材料的反应热等离子体建模

• 批准号: 05F05423
• 负责人: 渡辺 隆行
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05F05423/
• 关键词: 熱プラズマ; 高周波プラズマ; 熱流体モデリング; 2温度モデル; ナノ粒子; 均一核生成; 不均一凝縮; ガラス粒子; 大気圧プラズマ; 非平衡モデル; 酸素プラズマ

反応性高周波熱プラズマや反応性多相アークの化学的非平衡プロセスを考慮した2温度モデル(電子と重粒子の温度が異なるモデル)による数値解析,および反応性熱プラズマを利用したナノ粒子、ナノチューブ、およびガラス粒子の生成過程のモデリングを開発することを研究目的とした研究を行い、以下の結果を得た。熱プラズマの非平衡モデルのための準安定種生成機構の解明として、熱プラズマ中の反応性ガスの解離・再結合、電離・再結合等のプロセスの非平衡性を考慮した新しいモデリングを開発すした。従来、熱プラズマは熱平衡として扱われてきたが,反応性ガスの解離・再結合,電離・再結合反応,および準安定種の生成などは非平衡として扱うことが適切である。非平衡モデルを構築するために,活性種が関与する反応速度のデータを取りまとめ,輸送係数や熱物性値の推算方法を確立した。従来の推算方法よりも高度な近似方法によってパソコンで物性値を推算できる手法を開発した。熱プラズマ中のナノ粒子生成モデルの数値解析として、プラズマ中に供給した原料の加熱・蒸発過程,さらに活性種が過飽和になった状態から均一核生成・不均一凝縮によって凝縮相への変化に関するモデリング、および生成した粒子の凝集過程や成長過程のモデリングを開発した。高周波熱プラズマを用いてソーダ石灰ガラス、無アルカリガラス粒子を合成し、実験結果と数値解析結果によって,ガラス粒子の組成や粒径を制御する手法を開発した。数値解析では,プラズマ中に供給したガラス原料の加熱・蒸発過程,続いて,活性種が過飽和になった状態から均一核生成・不均一凝縮によって凝縮相への変化に関するモデリング,および生成したガラス粒子の凝集過程や成長過程のモデリングを完成した。

Anti 応 resistance high frequency thermal プ ラ ズ マ や anti 応 sex multiphase ア ー ク の chemical non-equilibrium プ ロ セ ス を consider し た 2 temperature モ デ ル (electronic と heavy particle の temperature が different な る モ デ ル) に よ る the numerical analysis, お よ び anti 応 sexual heat プ ラ ズ マ を using し た ナ ノ particle, ナ ノ チ ュ ー ブ, お よ び ガ ラ ス particle の generation process の モ デ リ ン グ を open 発 す る The purpose of the を とを study と た た study を and the following <s:1> results を obtain た. Hot プ ラ ズ マ の non-equilibrium モ デ ル の た め の quasi stable kind of production mechanism の interpret と し て, hot プ ラ ズ マ の in reverse 応 sex ガ ス の solution from, combining, ionization, recombination, etc の プ ロ セ ス の non balance を consider し た new し い モ デ リ ン グ を open 発 す し た. 従 to, hot プ ラ ズ マ は heat balance と し て Cha わ れ て き た が, anti 応 sex ガ ス の solution from recombination, ionization, recombination 応, お よ び quasi stable kind of の generated な ど は non-equilibrium と し て Cha う こ と が appropriate で あ る. Non-equilibrium モ デ ル を build す る た め に, activity of が masato and す る anti 応 speed の デ ー タ を take り ま と め, transmission coefficient of thermal physical numerical の や を calculation method to establish し た. 従 method according to の よ り も highly な approximate method に よ っ て パ ソ コ ン で property numerical を calculated で き る gimmick を open 発 し た. In hot プ ラ ズ マ の ナ ノ particles generated モ デ ル の the numerical analytical と し て, プ ラ ズ マ に in supply し た の heating steam 発 process, raw material さ ら に activity of が supersaturated に な っ た state か ら homogenous nucleation, uneven a condensation に よ っ て condensation phase へ の variations change に masato す る モ デ リ ン グ, お よ び generated し の た particles aggregation process や growth の モ デ リ ン Youdaoplaceholder0 publishes た. High frequency hot プ ラ ズ マ を with い て ソ ー ダ lime ガ ラ ス, no ア ル カ リ ガ ラ ス particle を synthetic し, be と 験 results the numerical analytic results に よ っ て, ガ ラ の ス particles や size を suppression す る gimmick を open 発 し た. The numerical analytical で は, プ ラ ズ マ に in supply し た ガ ラ ス の heating steam 発 process, raw material 続 い て, activity of が supersaturated に な っ た state か ら uniform nucleation uneven, a condensation に よ っ て condensation phase へ の variations change に masato す る モ デ リ ン グ, お よ び generated し た ガ ラ の ス particles aggregation process や growth の モ デ リ ン グ を complete し た.

项目成果

A Multi-Phase AC Arc discharge and Its application for In-Flight Glass Melting

多相交流电弧放电及其在飞行玻璃熔化中的应用

• 发表时间: 2008
• 期刊: Chemical Engineering Journals accepted
• 作者: Yaochun Yao;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Effects of Feed Rate and Particle Size on the In-Flight Melting Behavior of Granulated Powders in Induction Thermal Plasmas

进料速率和粒度对感应热等离子体中粒状粉末飞行熔化行为的影响

• 发表时间: 2007
• 作者: Md. Mofazzal Hossain;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Kinetic Modeling of Ar-O_2 Thermal Plasma Including Metastable and Resonant States of Atoms and Molecules

Ar-O_2热等离子体的动力学模拟，包括原子和分子的亚稳态和共振态

• 发表时间: 2006
• 期刊: IEEE Conference Record : 2006 IEEE International Conference on Plasma Science
• 作者: Md.Nofazzal Hossain;Yasunori Tanaki;Takayuki Watanabe
• 通讯作者: Takayuki Watanabe

In-Flight Melting of Granulated Powders in Thermal Plasmas for Glass Production

用于玻璃生产的热等离子体中粒状粉末的飞行熔化

• 发表时间: 2007
• 期刊: Transactions of Materials Research Society of Japan 32(2)
• 作者: Yaochun Yao;et. al.
• 通讯作者: et. al.

Effects of Feed Rate and Particle Size on the In-Flight Melting Behavior of Granulated Powders in Induction Thermal Plasmas, Thin Solid Films.

进料速率和粒度对感应热等离子体、固体薄膜中粒状粉末的飞行熔化行为的影响。

• 发表时间: 2008
• 期刊: Thin Solid Films accepted
• 作者: Md. Mofazzal Hossain;et. al.
• 通讯作者: et. al.