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インクジェット液滴内のマランゴニ効果発生条件および薄膜大変形の解明

阐明喷墨液滴中马兰戈尼效应和薄膜大变形的发生条件

基本信息

批准号：
16J02669
负责人：
石塚博孝
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

インクジェット法を利用した基板上における高分子液滴からの製膜過程において、マランゴニ効果による薄膜大変形メカニズムの解明を目的とした。マランゴニ効果によって膜形状が特異的に変形する現象を体系的に把握し、液滴内の移動現象を実験および理論から解析した。インクジェット液滴の製膜過程において、接触角および蒸発速度を変化させ、液滴内流動、平均溶質濃度の経時変化および膜形状を定量的に比較検討した。流動および平均溶質濃度の解析結果から少なくとも接触線付近の溶質濃度分布は接触線固定後（セルフピニング後）に変化しないことがわかった。セルフピニングにおける液滴形状および膜形状から半径方向の濃度分布を算出した結果、接触角および蒸発速度に関係なく接触線局所濃度が1 kg/kgに到達するとともにセルフピニングが生じる。つまり、セルフピニングは操作因子に依存しないことが示唆された。この結果から、溶液滴における濃度差マランゴニ数を妥当に定義した。濃度差マランゴニ数が等しい場合、異なる接触角および蒸発速度から生じた膜形状はほぼ相似となることを示した。また、溶媒４種、基板温度25-100℃、基板４種（Glass、Sapphire、Si、SiC）、基板接触角10-80°において生じる膜形状を体系的に把握した。これらの乾燥プロセスの操作因子、膜形状変化の大小に関わらず濃度差マランゴニおよび温度差マランゴニ数により膜形状を相関できる可能性を確認できた。さらに、有限要素法による数値解析により、室温、親液面において、初期液滴径および初期溶質濃度を変化させ膜形状を数値的に計算した。膜形状の実験および数値計算結果は比較的良好に一致することを示した。今後、撥液面および加熱基板における薄膜大変形の数値解析だけでなく、実用的には界面活性剤添加インクからの膜形状の数値解析にも応用が期待される。

The method is based on the use of polymer droplets on the substrate to analyze the process of the film, and the results show that the film is in the shape of a thin film. The results show that the shape of the film is very special, and the movement of the droplet in the droplet is analyzed. The process temperature, the contact angle, the steaming speed, the internal flow of the droplet, the average solubility of the droplet and the shape of the film were measured. The results of the analysis of the average solubility of the flow temperature show that the contact line of the temperature field is close to the solubility distribution. After the contact line is fixed (after the temperature distribution is fixed), the temperature is reduced. The shape of the liquid droplet, the shape of the film, the radius direction, the temperature distribution, the result, the contact angle, the steaming speed, the temperature of the contact line, the temperature of the contact line, the temperature, the temperature, the Please tell me that the operation factor is dependent on each other. The results of the test, the drop temperature difference of the solution, the number of the temperature, the number of the temperature and the temperature of the solution are properly defined. The contact angle, the steaming speed, the film shape, the resemblance, the number, and so on. Temperature of substrate is 25-100C, substrate is 4 (Glass, Sapphire, Si, SiC), contact angle of substrate is 10-80 °. The temperature difference is different from the temperature difference, the membrane shape, the membrane shape, the possibility, the possibility, the temperature difference, the membrane shape, the possibility, the possibility, the temperature difference, the possibility, the possibility, the temperature difference, the temperature difference, the temperature difference, The calculation of temperature, finite element method, room temperature, liquid surface temperature, initial droplet diameter, initial solubility, membrane shape, and so on. The shape of the membrane is in good agreement with the results of the calculation. In the future, the liquid level, the substrate, the film shape, the analysis, the interface activity, the film shape, the film shape, the surface activity, the film shape, the film shape, the film

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）

インクジェット成膜における温度差および溶質濃度差マランゴニ対流の寄与

温差和溶质浓度差马兰戈尼对流对喷墨成膜的贡献

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ishizuka Hirotaka;Fukai Jun;三浦達彦;Hirotaka Ishizuka and Jun Fukai;T.-H. Miura;三浦達彦;Hiirotaka Ishizuka;三浦達彦;三浦達彦;石塚博孝
通讯作者：
石塚博孝

Quantification of Marangoni flows and film morphology during solid film formation by inkjet printing

喷墨印刷固体成膜过程中马兰戈尼流动和薄膜形态的量化

DOI：
10.1007/s00348-017-2460-5
发表时间：
2017
期刊：
Experiments in Fluids
影响因子：
2.4
作者：
Ishizuka Hirotaka;Fukai Jun
通讯作者：
Fukai Jun

Formation of a Solid Film from Inkjet Polymer Solution Droplet: Effect of Marangoni Flows

喷墨聚合物溶液液滴形成固体薄膜：马兰戈尼流的影响

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ishizuka Hirotaka;Fukai Jun;三浦達彦;Hirotaka Ishizuka and Jun Fukai
通讯作者：
Hirotaka Ishizuka and Jun Fukai

HERMAL AND SOLUTAL MARANGONI FLOWS IN INKJET DROPLETS DURING SOLID FILM FORMATION

固体成膜过程中，热能和溶液马兰戈尼在喷墨液滴中流动

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Ishizuka Hirotaka;Fukai Jun;三浦達彦;Hirotaka Ishizuka and Jun Fukai;T.-H. Miura;三浦達彦;Hiirotaka Ishizuka
通讯作者：
Hiirotaka Ishizuka