An application to teaching materials of heating and melting experiments using microwave oven

微波炉加热熔化实验教材的应用

• 批准号: 17K01062
• 负责人: 二宮 純子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Oita National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K01062/
• 关键词: 電子レンジ; 合金; 教材化; 光の干渉; 教材; 酸化皮膜; 光の干渉色; 酸化被膜; 金属の加熱融解; 干渉色

Sn-Zn合金の酸化皮膜による光の干渉実験について、加熱時における熱衝撃を緩和する実験装置を作成することで課題を克服することが可能となった。また、電子レンジを用いた金属の加熱融解は、マッフル炉および電気炉を用いた条件と比べ、加熱時の酸化を抑制するため、加熱後の空気酸化に伴う被膜の膜厚形成とその構造色の関係を理解するのに適当であることがわかった。また、SEMで観測した金属の酸化皮膜厚の結果に基づき、膜厚と干渉色の関係をシミュレーションした。SEMは高価で普通科の中等教育機関には設置されていないため、膜厚を測定する簡易な方法として、四端子測定した。その結果、抵抗値と干渉色に相関関係が確認できた。抵抗値によって金属の酸化皮膜厚を予想することが可能であることが示唆された。本研究が提案する電子レンジを用いた金属の加熱融解を発展させ、塩化ナトリウム塩などの中性塩の融解を試みたが、加熱時間を30分に延長しても全融解が困難であった。本研究の加熱装置では、電子レンジで1,200℃まで対象物を加熱できることを確認している。しかしながら、塩の融解実験への応用には加熱装置の保温条件にを検討する必要があると考えている。電子レンジを用いた金属の加熱融解実験は、加熱10分、観察に3分ほどで合計15分以内で実験が完了する。また、熱衝撃加熱装置は3Dプリンターで作成した鋳型を用いて耐熱コンクリートで作るため、10回以上再利用しても破損することはなく、低コストで安全に実験することが可能であった。本研究が提案する「電子レンジを用いた金属の加熱融解実験」は、低コスト、短時間かつ安全に実験できる方法と展開することが期待できる。

Sn-Zn alloy acidified coating light drying process, heating process, thermal shock mitigation device to overcome this problem The relationship between the heat melting of metal and the heat treatment of air acidification after heating is understood. The relationship between the thickness of the acidified metal film and the dry color was investigated by SEM. SEM is a simple method for measuring the thickness of films in general and secondary education institutions. The results, resistance and color correlation are confirmed. The thickness of the acidified metal film is expected to increase. This study proposes that the heating and melting of metals in the first phase of the process be developed, and the melting time of neutral metals be prolonged by 30 minutes, thus making it difficult to melt completely. In this study, the heating device was used to heat the object at 1,200℃. It is necessary to investigate the heat preservation conditions of the heating device for the purpose of melting and melting. The heating and melting of the metal in the electron field shall be completed within 15 minutes after heating for 10 minutes and observing for 3 minutes. The heat shock heating device is made into a heat resistant type and can be reused for more than 10 times. This study proposes a method for the development of a low-cost, short-term safety solution for metals in electronic applications.

项目成果

電子レンジで「光の干渉」

微波炉中的“光干扰”

• 发表时间: 2018
• 作者: 岩上怜仁;上野大輝;上野崇寿;二宮純子
• 通讯作者: 二宮純子

Inactivation of Vibrio fischeri by the Application of a Pulsed Electric Field

应用脉冲电场灭活费氏弧菌

• DOI: 10.34468/gigaku.7.1_07002-1
• 发表时间: 2020
• 期刊: Transactions on GIGAKU
• 作者: Takahisa Ueno;Kyohei Asami;Junko Ninomiya;Takashi Furukawa;Takashi Sakugawa;Sunao Katsuki
• 通讯作者: Sunao Katsuki

A Study on Teaching Materials for Light Interference Experiments Using Metal Oxide Films

金属氧化物薄膜光干涉实验教材的研究

• 发表时间: 2021
• 期刊: 6th STI-gigaku
• 作者: Ryota Tomiyoshi and Kaname Hinago and Takahisa Ueno and Junko Ninomiya

酸化皮膜を用いた光の干渉の教材化と電磁波学習の取り組み

努力利用氧化膜将光干涉制作成教材，了解电磁波

• 发表时间: 2017
• 作者: 上野 崇寿;二宮 純子;高橋 徹
• 通讯作者: 高橋 徹