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。

在各种条件下观察到在微重力F下的丁烷气体扩散火焰中碳颗粒的生长行为，并检查了形成位置，发电机制等。不同的实验条件包括大气氧浓度，环境流条件和电场。已经发现，碳颗粒在微重力下的地面上生长几百倍，但这种生长的程度因燃烧条件而异。在21-50％的大气氧浓度范围内观察到了这种生长，但其产量最为突出30-40％。据预测，由于在低氧气浓度条件下温度条件低，并且在高氧气浓度条件下可能存在一旦生产的碳的氧化，因此最有可能产生的条件。接下来，检查周围流动条件的影响。当周围地区流动时，碳颗粒的生长迅速抑制，从而产生与地面相似的产生情况。这表明火焰中碳颗粒的形成发生在极有限的位置，而该位置的停留时间是一个重要的参数。当应用电场时，无论电场的存在或不存在，碳颗粒本身的形成都会进展，但是颗粒的表现就像它们被吸引到电极一样。这表明颗粒在聚集后受到一定的特定电荷。这些结果表明，在微重力下产生的巨型碳颗粒长期存在于扩散火焰中极有限的位置，并且将某种电力应用于聚集过程。此外，这些结果是从未有过的全新结果。