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

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。

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。