ＩＲサーモグラフィ／ＰＩＶを駆使した液滴内の熱的不安定性対流の物理解明

使用红外热成像/PIV 对液滴内热不稳定对流进行物理解析

基本信息

批准号：
17J05137
负责人：
喜多由拓
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度，本特別研究員が英国エジンバラ大学にて行った，濡れ性を制御した面での液滴挙動に関する実験に対する解析を行った．高速度カメラで撮影した液滴挙動を画像解析し，超撥水パターンを施した面上を液滴がどのように移動する過程を詳細に明らかにした．また，画像から液滴がもつ表面自由エネルギーの時間的変化を計算し，液滴は自由エネルギーが小さくなる方向へ移動することを示し，さらにそのエネルギーは指数関数的減衰に従うことが分かった．また，接触角ヒステリシスによる液滴移動に対するエネルギー障壁を有限要素解析により見積り，液滴が自発的に移動するための条件を熱力学的に示した．これらの結果を論文としてまとめ，当該分野の有力紙である王立化学協会のSoft matterに発表した．また，平成30年5月に札幌で開催された日本伝熱シンポジウムで本成果を発表し，優秀プレゼンテーション賞を受賞した．さらに本特別研究員は，共同研究先のエジンバラ大学が主導するEU Horizon 2020の国際プロジェクトの年次ワークショップ（平成30年12月，中国・天津）に基調講演として招待され，本研究の成果を発表した．ワークショップに参加した，欧州・北米・中国の研究者と有意義なディスカッションを行った．産業界からは欧州のマイクロ流体デバイス関連企業も参加し，ディスカッションを通して液滴移動やマランゴニ対流を利用したミキシングなどの応用へのポテンシャルを見出すことができた．

去年，这位特别研究人员对英国爱丁堡大学进行的润湿性受控表面上的液滴行为实验进行了分析。我们分析了用高速相机拍摄的液滴的行为，并详细阐明了液滴如何在涂有超疏水图案的表面上移动。我们还根据图像计算了液滴表面自由能的时间变化，并表明液滴沿自由能减少的方向移动，并且能量遵循指数衰减。此外，通过有限元分析估算了由于接触角滞后引起的液滴运动的能量势垒，并从热力学角度论证了自发液滴运动的条件。这些结果被汇编成一篇论文并发表在该领域领先报纸英国皇家化学学会的《Soft Matter》上。此外，该成果于2018年5月在札幌举行的日本传热研讨会上发表，并获得优秀演讲奖。此外，该特邀研究员还受邀作为联合研究伙伴爱丁堡大学牵头的欧盟地平线2020国际项目年度研讨会（2018年12月，中国天津）作为主讲人，并介绍了该研究成果。做过。我们与参加研讨会的来自欧洲、北美和中国的研究人员进行了有意义的讨论。与微流体设备相关的欧洲公司也参与了该行业，通过讨论，我们能够发现应用的潜力，例如利用液滴运动和马兰戈尼对流进行混合。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

濡れ性および界面温度勾配による液滴移動および内部対流発生に関する研究

由润湿性和界面温度梯度引起的液滴运动和内部对流产生的研究

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
喜多　由拓
通讯作者：
喜多　由拓

Thermal/flow visualisation of flows in water drops induced by a microheater

微型加热器引起的水滴流动的热/流可视化

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yutaku Kita;Ale;ros Askounis;Yasuyuki Takata;John R. E. Christy;Khellis Sefiane;Jungho Kim
通讯作者：
Jungho Kim

エジンバラ大学/イーストアングリア大学(英国)

爱丁堡大学/东安格利亚大学（英国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

メリーランド大学カレッジパーク校(米国)

马里兰大学帕克分校（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Drop mobility on superhydrophobic microstructured surfaces with wettability contrasts

超疏水微结构表面上的液滴迁移率与润湿性对比

DOI：
10.1039/c8sm01762j
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
3.4
作者：
Kita Yutaku;Mackenzie Dover Coinneach;Askounis Ale;ros;Takata Yasuyuki;Sefiane Khellil
通讯作者：
Sefiane Khellil