伝熱制御による高分子化合物の物質輸送制御に関する研究

通过传热控制控制高分子化合物的传质研究

基本信息

批准号：
13J09480
负责人：
TORRES Juan Felipe
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では熱泳動(ソーレー効果)および自然対流を有効利用することで高分子化合物の物質輸送技術の確立を目的とした。この目的を達成するために実験および数値計算を並列で行うアプローチが最適であると判断した。ここで、伝熱制御を行うことで微小領域における物質輸送制御をする。平成25年度における主な研究成果は下記の通りである。1. 計測実験に関する研究実績, 熱泳動および自然対流の計測技術の確立(1)光学系の構築 : 位相シフト技術およびPIVシステムにより構成される新型光学系を構築した。(2)セルの製作 : 濃度場・温度場を形成する伝熱制御システムを設計・製作した。(3)ソフト作成 : リアルタイムで二次元の濃度場・温度場高精度計測する独自のソフトを作成した。(4)熱泳動実験 : ベンチマーク物質の熱泳動現象を可視化し、新測定法の妥当性を評価した。(5)タンパク質の熱泳動実験 : 世界で初めてタンパク質の熱泳動現象を可視化することに成功した。(6)自然対流実験 : 純粋自然対流(熱泳動無し)の流速場・濃度場を同時計測する技術を確立した。2. 数値計算に関する研究実績. 自然対流の不安定性解析(1)不安定性モデルの改善 : 作成した自然対流の数値シミュレーションに傾斜角の効果を導入した。(2)平行六面体内の自然対流現象の解明 : 傾斜した平行六面体内の純粋流体の自然対流を評価し、流れの不安定性現象および伝熱特性を明らかにした。(3)実験条件の検討 : 数値計算の結果により、純粋流体の自然対流実験の条件を検討した。上記の研究実績から、熱泳動を用いる物質輸送制御技術を提案した。この新計測技術を用いることで混合溶液内の物質の分離・分析が可能であると考えられる。また、加熱条件を調整することによって熱泳動による物質輸送のみならず自然対流による物質輸送が可能となることを実験的・解析的に示し、熱・物質輸送の最適条件を明らかにした。

这项研究旨在通过有效利用嗜热（soley效应）和自然对流来建立一种用于聚合物化合物的材料运输技术。为了实现这一目标，确定一种并行进行实验和数值计算的方法是最好的。在这里，通过执行传热控制，控制小区域中的材料运输控制。 2013财年的主要研究结果如下。 1。关于测量实验的研究成就，建立用于嗜热的测量技术和自然对流（1）光学系统的构建：已经构建了一种由相移技术和PIV系统组成的新型光学系统。（2）细胞生产：设计和制造一个传热控制系统以形成浓度和温度场。（3）软件创建：我们创建了自己的软件，该软件可以实时测量二维浓度和温度场。（4）嗜热实验：可视化基准物质的嗜热现象，并评估了新测量方法的有效性。（5）蛋白质热疗法实验：世界上第一个成功的蛋白质热疗法可视化。（6）自然对流实验：已经建立了一项技术，可以同时测量纯自然对流的流速和浓度场（无热体）。 2。基于数值计算的研究结果。自然对流的不稳定性分析（1）改善不稳定性模型：将倾斜角的效果引入了创建的自然对流的数值模拟中。（2）在平行膜片中阐明自然对流现象：评估了倾斜平行膜片中纯流体的自然对流，并阐明了流动不稳定性现象和热传递特性。（3）检查实验条件：根据数值计算的结果检查了纯流体自然对流实验的条件。基于上述研究结果，我们提出了使用热疗法的材料运输控制技术。人们认为，使用这种新的测量技术将实现混合溶液中物质的分离和分析。此外，通过调整加热条件，可以在实验和分析上证明不仅可以通过热疗法进行材料运输，而且还可以通过自然对流进行，从而揭示了热和材料传输的最佳条件。