Elucidation of atomization mechanism and high-precision analysis of nano/microplastics by atmospheric pressure plasma

常压等离子体雾化机理的阐明和纳米/微塑料的高精度分析

基本信息

批准号：
21K04856
负责人：
松浦寛
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Aichi University 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：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

<本研究の目的>：本研究は、霧化メカニズムの解明およびマイクロプラスチックを内包した霧化プロセスの解明および大気圧プラズマによるμプラスチック内重金属分析の３テーマを有機的に関連付ける事により、地球規模で問題となっているμプラスチックの環境への分散プロセスを定量化する事を目的としている。<霧化メカニズムの解明>：100年近く未解明問題として残されていた霧化メカニズムに対し、振動板を利用した新しい霧化方式を開発し、霧化直前の温度分布をマイクロ温度計により計測した。解析の結果、キャビテーション説や沸騰説が霧化の主要因ではない事を突き止めた。また、振動板から発生する微弱音に対し音響フーリエ解析を行い、振動板の共振周波数および霧化発生時の動画撮影により、霧化メカニズムの主要因は、表面波振動説が最有力である事を実験的および理論的に突き止めた。これら２つの研究結果は、JJAPとJAPの２つの論文誌に受理・公開された。しかし、現時点では、0.1μsec以上の分解能をもつ高速度カメラ撮影による、確定的な実験的根拠を示すには至っていない。<霧化液滴中のμプラスチック特性>：当該研究対象に関しては、上記振動板を利用して霧化された液滴中に、どの程度の大きさのμプラスチックが、どの程度の数密度で含まれているかを実験的に検証している。本研究に関しては、近日中（遅くとも研究期間中）に実験結果をまとめ、論文や学会で発表する予定である。<大気圧プラズマ関連>：本研究対象に関しては、上記μプラスチックを内包した霧化実験と並行し、ICP方式による大気圧プラズマ発生装置の開発に注力している。現時点における装置開発の進捗状況としては、大気圧アルゴンプラズマの点灯に成功し、現在、霧化溶液を内包した任意ガスの大気圧プラズマの発生を目指している。

<本研究>：本研究的目的是通过阐明雾化机制，阐明雾化过程的雾化过程，并有机地连接三个主题：使用大气压力等离子体分析μ塑料的分析。 <理解雾化机制>：响应近100年来无法解释的雾化机制，使用隔膜开发了一种新的雾化方法，并使用微热仪表测量了雾化之前的温度分布。分析表明，空化理论和沸腾理论不是雾化的主要因素。此外，在产生的隔膜产生的微弱声音上进行了声学傅立叶分析，并在产生雾化时记录隔膜和动态图片的谐振频率，我们在实验和理论上发现表面波振动理论是雾化机制中最可能的主要因素。这两个研究发现被接受并发表在JJAP和JAP的两种期刊上。但是，在这一点上，尚无确切的实验基础，用于采用0.1μsec或更高分辨率的高速摄像头。在雾化液滴中的<μ塑性特性>：关于这项研究的主题，我们通过上述diaphragm在雾化的液滴中实验验证了微塑性的程度。关于这项研究，实验结果将很快（在研究期的最新时期）进行，并在论文和会议上提出。 <大气压等离子体相关>：与含有μ塑料的雾化实验并行，本研究的主题是使用ICP方法开发大气压力等离子体产生器。该设备开发的当前进展是大气压力氩等离子体已成功打开，该公司目前旨在产生包含雾化溶液的任意气体的大气压力等离子体。

项目成果

期刊论文数量（2）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Acoustic analysis of jet atomization for uniform dispersion of nano- and micro-droplets

DOI：
10.1063/5.0125547
发表时间：
2022-12
期刊：
Journal of Applied Physics
影响因子：
3.2
作者：
H. Matsuura;H. Furukawa;Atsushi Kondo;T. Tanikawa;Hideki Hashimoto
通讯作者：
H. Matsuura;H. Furukawa;Atsushi Kondo;T. Tanikawa;Hideki Hashimoto

Optimal conditions and generation mechanism of jet atomization for uniform distribution of nano- and micro-droplets

纳米微液滴均匀分布的射流雾化优化条件及生成机制

DOI：
10.35848/1347-4065/ac7a7d
发表时间：
2022
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
Hiroshi Matsuura;Hiromitsu Furukawa;Yoshinori Watanabe;Shin Murakami;Yuji Ishihara;Tamio Tanikawa;Hideki Hashimoto
通讯作者：
Hideki Hashimoto