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自己組織化単分子膜を用いたデバイス基板上の液滴ダイナミクス

使用自组装单分子层的设备基底上的液滴动力学

基本信息

批准号：
17760145
负责人：
金田昌之
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

1.高分子溶液滴内部の流動可視化とメカニズムの解明シリコン基板上で蒸発する微小高分子溶液滴の内部流動の可視化をおこなった.基板表面には単分子膜が化学気相吸着させてある.高分子溶液滴には溶質にポリスチレンを,また溶媒にキシレンまたはアセトフェノンを用いた.流動可視化のためにナイロンパウダーを懸濁して,レーザーシート光を液滴鉛直断面に照射した.その結果,液滴中心部で上昇流を呈するわき出し流れが観察された.液滴の蒸発速度が大きいほど,流動は速くなった.わき出し流れは,液滴内部で生じる溶質濃度依存の密度差対流および表面張力対流によるものであることを明らかにした.また,初期溶質濃度の増加に伴い液滴粘度が増加するため流動が抑制されると予想されたが,逆に流動は速くなった.このことは,初期溶質濃度の増加により溶質濃度依存のレイリー数が増加するためであることがわかった.アセトフェノン溶液を用いた実験においては,一部流動が逆向きになることが観察された.この場合,蒸発中に液滴の接触角の減少が顕著であった.したがって,蒸発過程も液滴の内部流動に影響を及ぼすことが明かとなった.2.数値解析による検討表面張力ならびに密度差を考慮した数値解析コードを構築し,それぞれの影響を検討した.その結果,密度差対流は可視化実験と定性的に一致することが確認できた.表面張力は体積力として考慮したものの,液滴の接触角が変化しない場合には不向きであることがわかった.

1. Visualization of the flow inside polymer solution droplets and visualization of the flow inside minute polymer solution droplets evaporated on a substrate. The surface of the substrate is chemically adsorbed on the molecular film. Polymer solutions are used in the solvent system. Flow visualization and visualization of liquid droplets in the vertical cross-section of the light beam. As a result, the upward flow in the center of the droplet was observed. The evaporation velocity of liquid drops increases rapidly, and the flow velocity decreases rapidly. The density difference between the solute concentration and the surface tension of the droplet is different. The increase in initial solute concentration is accompanied by an increase in droplet viscosity, and the flow is inhibited. The initial solute concentration increases and the solute concentration-dependent number increases. A part of the flow is reversed, and a part of the flow is reversed. In this case, the contact angle of droplets in evaporation decreases. 2. Numerical analysis of surface tension and density differences in the evaporation process As a result, the density difference is visualized and the qualitative difference is confirmed. The contact angle of the droplet changes when the surface tension is not in the right direction.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Drying Process of Micro-Scale Polymer Solution Droplets Deposited on Lyonhobic Surfaces

沉积在疏表面上的微型聚合物溶液液滴的干燥过程

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
Experimental Heat Transfer 20・2
影响因子：
0
作者：
Shoji Kawashima;Chihiro Ajima;Masatoshi Akahori;Kazuo Aoki;J.Fukai et al.
通讯作者：
J.Fukai et al.

基板上蒸発液滴内の流動可視化と数値解析

基板上蒸发液滴的流动可视化和数值分析

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
第43回日本伝熱シンポジウム講演論文集 (発表予定)
影响因子：
0
作者：
Shoji Kawashima;Chihiro Ajima;Masatoshi Akahori;Kazuo Aoki;J.Fukai et al.;M.Kaneda et al.;M.Kaneda et al.;J.Fukai et al.;金田昌之
通讯作者：
金田昌之

Convection Induced by Thermal INstability in a Droplet on Substrates

基板上液滴的热不稳定引起的对流

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proc. International Workshop on Process Intensification in Fluid and Particle Engineering
影响因子：
0
作者：
J.Fukai et al.;M.Kaneda et al.;M.Kaneda et al.;M.Kaneda et al.;J.Fukai et al.;M.Kaneda et al.;森田正道;J.Fukai et al.;M.Morita et al.;M.Kaneda et al.
通讯作者：
M.Kaneda et al.

Visualization of the evaporating droplet-effect of the solute fraction-

蒸发液滴的可视化-溶质部分的影响-

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proc. of 18th Symposium on Chemical Engineering
影响因子：
0
作者：
J.Fukai et al.;M.Kaneda et al.;M.Kaneda et al.;M.Kaneda et al.;J.Fukai et al.;M.Kaneda et al.;森田正道;J.Fukai et al.;M.Morita et al.;M.Kaneda et al.;J.Fukai et al.;森田正道ら;J.Fukai et al.;Y.Morozumi et al.;M.Morita et al.;M.Morita et al.;Jun Fukai;Y.Morozumi et al.;M.Morita et al.;M.Morita et al.;J.Fukai et al.;K.Hyakuta et al.
通讯作者：
K.Hyakuta et al.

Effects of droplet size and solute concentration on drying process of polymer solution droplets deposited on homogeneous surfaces