微小重力燃焼における機能性カーボン粒子の生成と構造

微重力燃烧中功能性碳颗粒的生成和结构

基本信息

批准号：
05855026
负责人：
藤田修
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

微小重力Fにおいてブタンガス拡散火炎中カーボン粒子の成長挙動を種々の条件において観察し、その生成位置、生成機構等について検討した。変化させた実験条件としては、雰囲気酸素濃度、周囲の流動条件、電場である。微小重力下においてカーボン粒子は地上におけるものの数百倍以上の大きさまで成長することがわかったが、この成長の程度は、燃焼条件によって異なる。雰囲気酸素濃度は、21〜50%の範囲でこの成長が観察されたが、その生成は30〜40%で最もさかんであった。低酸素濃度条件では温度条件が低く、高酸素濃度条件では一度生成されたカーボンの酸化が進行してしまうため最も生成されやすい酸素濃度条件が存在することが予測された。次に周囲の流動条件の影響を調べた。周囲が流動している場合、カーボン粒子の成長は急速に抑制され地上と類似の生成状況となった。このことから火炎中においてカーボン粒子の生成は極めて限定された位置で行なわれ、その位置における滞留時間が重要なパラメータであることがわかった。電場をかけた場合カーボン粒子の生成そのものは、電場の有無によらず進行するが、その後粒子は電極方向へ引き寄せられるような挙動を示した。このことから粒子は凝集後ある特定の電荷を帯びていることがわかった。これらの結果から微小重力下で生じる巨大カーボン粒子は拡散火炎の極めて限定された場所で長時間滞留することにより生じ、またその凝集過程には何らかの電気的な力が作用していることが示唆された。なお、本成果は、これまで取り扱われたことのない全く新たな成果である。

观察了微重力F下不同条件下丁烷气体扩散火焰中碳颗粒的生长行为，并研究了碳颗粒的形成位置和形成机制。改变的实验条件是大气氧浓度、周围流动条件和电场。研究发现，碳颗粒在微重力下生长到比地面大数百倍的尺寸，但这种生长的程度根据燃烧条件而变化。当大气氧浓度范围为21%至50%时，可以观察到这种生长，但在30%至40%时最为活跃。可以预测，存在最有可能生成碳的氧浓度条件，因为在低氧浓度条件下温度条件低，而在高氧浓度条件下一旦生成的碳就会发生氧化。接下来，研究了周围流动条件的影响。当周围区域流动时，碳颗粒的生长被迅速抑制，从而产生类似于陆地上的生产情况。这表明碳颗粒在火焰中极其有限的位置产生，并且在这些位置的停留时间是一个重要参数。当施加电场时，无论是否存在电场，碳颗粒本身都会继续生成，但颗粒的行为就好像它们被拉向电极一样。这表明颗粒在团聚后带有特定的电荷。这些结果表明，微重力下产生的巨型碳颗粒是通过长时间停留在扩散火焰的非常有限的区域中而产生的，并且某种电力作用于Ta的团聚过程。请注意，这个结果是一个全新的结果，以前从未处理过。