気泡プラズマ流と磁気粘性流体の融合による超機能性流体システムの先進的応用展開

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誘電体バリア放電による反応性に富む多くのラジカルを含んだ「マイクロバブルラジカルジェット」と磁場印加によるスパイク形成を活用し、流動場制御が可能な「磁気粘性スパオク」を統合した「バブルプラズマー磁気粘性スパイク」システムを構築するために、個々のサブシステムを独立に構成し、消費電力、印加電磁場の作動条件や気泡径、界面条件下での基本的特性を実験的に明らかにした。得られた結果を要約すると以下になる。(1)誘電体バリア放電による空気高活性化部と加圧型マイクロバブル発生部から構成される高活性空気内包マイクロバブルジェットシステムを構築した。酸性溶液では、オゾン、過酸化水素水、活性酸素の溶解量は多いが、アルカリ性溶液では、過多に存在するOHイオンによりオゾンの自己分解が促進され、オゾンの溶解量は少ない。また、短波長から長波長の紫外線と真空紫外線をオゾンマイクロバブルに照射することにより、中性溶液の場合、気泡内や溶液中にOHラジカル等が生成され、メチレンブルーの脱色効果は非照射時に比べ顕著であるが、アルカリ溶液の場合は小さい。(2)内径数ミリ程度の管あるいは小孔から発生する空気およびアルゴンバブルジェットをタングステン棒陰極と溶液底部に設置された銅陽極から構成された放電部に導入し、高電圧マイクロパルスを印加することにより、液中でのバブルプラズマジェットの生成に成功した。液中発光からは、酸素ラジカルやOHラジカルが同定され、酸素バブルプラズマジェットのメチレンブルーの投入電力あたりの脱色性能がアルゴンや空気バブルプラズマジェットより優れている。(3)磁場下にあるスパイク状の磁性流体界面を誘電体とし、誘電体バリア放電の試験を行った。電極間ギャップが数ミリで電極と磁性スパイクの先端にストリーマを生じ、静電気力やイオン風により磁性スパイクも変形および移動した。