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JCRRAG_002101
物理
結果および考察: 応力測定に先立ち、まず試験片の回折測定をおこなった。IT500試験片のX線回折測定結果を示す。ZrO₂に対応したピークだけでなく、γ-Niに対応したピークが確認された。つまり、75keVのX線を用いてトップコート層を透過してボンドコートの回折を測定可能であることを確認した。一方、IT500を含むいずれの試験片においても、TGOの主成分であるα-Al₂O₃[4]のピークは確認できなかった。これは、TGO層の厚さがトップコートの10分の1程度しかないことに加え、NiやZrに比較してAlの原子散乱因子が小さいことに起因していると考えられる。次に、VHTの試験片の室温及び高温(1100°Σ)での応力測定を実施したときのNi...
TGOの主成分は何ですか。
TGOの主成分はα-Al₂O₃です。
JCRRAG_002102
物理
以下は、篠原邦夫氏による論文「粉末素材調製プロセス開発のための微粒子工学」より抜粋したものである。 貯槽や移動層反応装置を用いて粉粒体の流動・接触・反応操作を均一に,高効率で行うために,まず容器内における粉粒体の塊状流動モデル解析を行い,閉塞限界径が層高や頂角と共に増大することや,応力伝播による脈動流量の推算ができた。さらに,ボアスコープを用いて層内の粒子流下速度・滞留時間分布測定が可能になった。また,混合粒子の場合には,飾層モデルによる機構解析に基づき,容器からの排出時には粗粒子間隙を通過する小粒子の速度差により偏析を起こし成分組成の経時変化として偏析模様が得られ,容器充填時には堆積物傾斜表面で流動性の劣る成分が流下の際遅れるた...
ボアスコープを用いて、何の測定が可能になりましたか。
層内の粒子流下速度・滞留時間分布の測定が可能になりました。
JCRRAG_002103
物理
固体粒子の流れを数値解析する手法として,離散要素法(DEM:Discrete Element Method)が広く用いられている。DEMは粒子間の接触力をバネとダッシュポットでモデル化して与えるものであるが,流体力や付着力などの付加的な力についても,モデル化して与えさえすれば,容易にそれらを考慮した数値解析手法に拡張できる。また,CFD(Computational Fluid Dynamics)の手法とカップリングさせることで,流動層などの粒子系混相流の数値解析にも拡張されている。 流動層では,造粒やコーティングのプロセスにおいて,液を添加することがある。また,最近になって,数mm程度の粗大粒子からなる流動層に少量の液体を加えること...
流動層内の粒子流動のメカニズムの詳細を実験で調べることに限界があるのはなぜですか。
流動層内の粒子流動は高濃度かつ高速の現象なので、実験でそのメカニズムの詳細を調査するのには限界があります。
JCRRAG_002104
物理
結果および考察: TbM₄,₅吸収端で測定したXASの生データを示す。バックグラウンド処理は行っていない。測定時間はスペクトル1本あたり15分である。X線エネルギーに対してゆるやかに上昇するAu基板からのバックグラウンドの上に、Tbの信号が重畳しているスペクトルが得られた。バックグラウンドに対するTbXAS信号の強度比は、M₅吸収端では14%、M₄吸収端では6%である。この信号とバックグラウンド比は、(a)に示す面直磁場(θ=0°)と(b)のほぼ面内磁場(θ=80°)で大きな差は見られなかった。左右円偏光に対するXASの差で与えられるXMCD信号は、面内磁場の方がやや大きい。信号に対するバックグラウンド強度は大きいが、スペクトルの統...
XMCD信号のノイズレベルはいくつだと評価できますか。
XMCD信号のノイズレベルはおよそ0.005だと評価できます。
JCRRAG_002105
物理
フェムト秒可視光レーザーをGe₂Sb₂Te₅多結晶ナノ薄膜に照射した際に発現する格子膨張の時間変化を、SACLAの高強度、フェムト秒パルスX線によるフェムト秒パルスX線回折法を用いて、回折ピークの散乱角の時間変化から精密に測定し解析することで、Ge₂Sb₂Te₅ナノ薄膜の弾性特性の情報を得られることを明らかにした。 背景と研究目的: 我々は、SACLAから発生する高強度で、数10フェムト秒の時間幅のパルスX線を用いたフェムト秒時間分解X線回折法を開発し、DVDやBlu-ray光ディスクの記録媒体に広く利用されているカルコゲナイト系Ge-Sb-Te光励起構造相転移材料に適用することで、フェムト秒可視光レーザー照射後の0.2ピコ秒から...
実験で用いたGe₂Sb₂Te₅薄膜の厚さはどれくらいですか。
Ge₂Sb₂Te₅薄膜の厚さは40nmです。
JCRRAG_002106
物理
結果および考察: 応力測定に先立ち、まず試験片の回折測定をおこなった。IT500試験片のX線回折測定結果を示す。ZrO₂に対応したピークだけでなく、γ-Niに対応したピークが確認された。つまり、75keVのX線を用いてトップコート層を透過してボンドコートの回折を測定可能であることを確認した。一方、IT500を含むいずれの試験片においても、TGOの主成分であるα-Al₂O₃[4]のピークは確認できなかった。これは、TGO層の厚さがトップコートの10分の1程度しかないことに加え、NiやZrに比較してAlの原子散乱因子が小さいことに起因していると考えられる。次に、VHTの試験片の室温及び高温(1100°Σ)での応力測定を実施したときのNi...
TBCの剥離はどのような要因によるものだと考えられていますか。
TBCの剥離は、界面粗さの変化や界面き裂の成長などの要因によるものだと考えられています。
JCRRAG_002107
物理
フェムト秒可視光レーザーをGe₂Sb₂Te₅多結晶ナノ薄膜に照射した際に発現する格子膨張の時間変化を、SACLAの高強度、フェムト秒パルスX線によるフェムト秒パルスX線回折法を用いて、回折ピークの散乱角の時間変化から精密に測定し解析することで、Ge₂Sb₂Te₅ナノ薄膜の弾性特性の情報を得られることを明らかにした。 背景と研究目的: 我々は、SACLAから発生する高強度で、数10フェムト秒の時間幅のパルスX線を用いたフェムト秒時間分解X線回折法を開発し、DVDやBlu-ray光ディスクの記録媒体に広く利用されているカルコゲナイト系Ge-Sb-Te光励起構造相転移材料に適用することで、フェムト秒可視光レーザー照射後の0.2ピコ秒から...
ポンプ光として使用されたレーザーの波長はどれくらいの長さですか。
使用されたレーザーの波長は800nmです。
JCRRAG_002108
物理
構造性流体中の表面間力計算を行うためには,それに先立ち,その流体自体を適切に表現できなければいけない。そこで,筆者はまず大規模な界面活性剤水溶液のシミュレーションの実現を試みた。その結果,界面活性剤が集合体を形成する様子や,集合体が分裂する様子が観察された。また,筆者が水中における界面活性剤ミセルのシミュレーションを行った結果,実験で示されるようなミセル内部の流動性を表現できることが示された。このミセルの内部構造は,水分子まで含んだ通常の分子動力学法により,膨大な計算時間を費やして得られた結果とも良好に一致した。さらに,陰溶媒モデルにより,電解質によるミセルの安定化を表現できることも確認された。以上のように,本研究の手法により界面活...
DLVO理論では、表面間力は何で表現されますか。
DLVO理論では、固液界面に形成される電気二重層の重なりによる静電反発力と、van der Waals引力との釣り合いで表面間力が表現されます。
JCRRAG_002109
物理
顆粒体の加圧成形プロセスにおける粉体構造の変化過程を模式的に示す。セラミックスの製造において解決すべき基本的な課題として、強度の信頼性改善やニアネットシェイププロセスの確立などが挙げられる。これらの問題解決のアプローチを粉体工学的に考えた場合、成形体段階での粉体構造制御が極めて重要になる。成形体中に微量含まれる粗大気孔や粗大粒子といった不均質構造は、焼結過程を経て破壊源になるため、成形体段階で除去する必要がある。一方、焼結体の割れや変形などに影響する因子としては、成形体中の密度分布に加えて粒子の配向性なども考慮する必要がある。これらの構造制御は、ニアネットシェイプ実現の観点からも重要である。 以上の成形体構造制御を行うためには、その...
成形体中に微量含まれる粗大気孔や粗大粒子といった不均質構造は、なぜ成形体段階で除去される必要がありますか。
成形体中に微量含まれる粗大気孔や粗大粒子といった不均質構造は、焼結過程を経て破壊源になるため、成形体段階で除去されなければなりません。
JCRRAG_002110
物理
顆粒体の加圧成形プロセスにおける粉体構造の変化過程を模式的に示す。セラミックスの製造において解決すべき基本的な課題として、強度の信頼性改善やニアネットシェイププロセスの確立などが挙げられる。これらの問題解決のアプローチを粉体工学的に考えた場合、成形体段階での粉体構造制御が極めて重要になる。成形体中に微量含まれる粗大気孔や粗大粒子といった不均質構造は、焼結過程を経て破壊源になるため、成形体段階で除去する必要がある。一方、焼結体の割れや変形などに影響する因子としては、成形体中の密度分布に加えて粒子の配向性なども考慮する必要がある。これらの構造制御は、ニアネットシェイプ実現の観点からも重要である。 以上の成形体構造制御を行うためには、その...
焼結体の割れや変形などに影響する因子として考慮される必要があるものはなんですか。
成形体中の密度分布や粒子の配向性などが考慮される必要があります。
JCRRAG_002111
物理
構造性流体中の表面間力計算を行うためには,それに先立ち,その流体自体を適切に表現できなければいけない。そこで,筆者はまず大規模な界面活性剤水溶液のシミュレーションの実現を試みた。その結果,界面活性剤が集合体を形成する様子や,集合体が分裂する様子が観察された。また,筆者が水中における界面活性剤ミセルのシミュレーションを行った結果,実験で示されるようなミセル内部の流動性を表現できることが示された。このミセルの内部構造は,水分子まで含んだ通常の分子動力学法により,膨大な計算時間を費やして得られた結果とも良好に一致した。さらに,陰溶媒モデルにより,電解質によるミセルの安定化を表現できることも確認された。以上のように,本研究の手法により界面活...
筆者は、今後何に取り組む予定ですか。
筆者は、これまで開発した手法を組合せ、界面活性剤水溶液中における粒子表面間力算出に取り組む予定です。
JCRRAG_002112
物理
本研究では,粒子表面の濡れ特性の異なる3種類の粒子を用いて,相対湿度変化が流動化状態及び物体浮沈に与える影響について検討し,疎水性の高い粒子を用いることで,高湿度下においても粒子群の流動性が悪化することなく,密度差通りの浮沈が行なわれることが明らかとなった。これまで本研究室では,僅かな密度差の物体や形状の異なる物体など様々な物体の乾式比重分離を試み,高精度の分離に成功した。しかし,それらは低湿度下において行ったものである。従って,時期により相対湿度が大きく変化する地域で乾式比重分離を行なう場合,相対湿度を制御する装置が必要となる。実用化を考える上で分離精度だけでなくコスト面も重要視されることから,それらを必要としない疎水性粒子を用い...
今後のさらなる検討課題は何ですか。
今後のさらなる検討課題は湿潤物体の分離です。
JCRRAG_002113
物理
顆粒体の加圧成形プロセスにおける粉体構造の変化過程を模式的に示す。セラミックスの製造において解決すべき基本的な課題として、強度の信頼性改善やニアネットシェイププロセスの確立などが挙げられる。これらの問題解決のアプローチを粉体工学的に考えた場合、成形体段階での粉体構造制御が極めて重要になる。成形体中に微量含まれる粗大気孔や粗大粒子といった不均質構造は、焼結過程を経て破壊源になるため、成形体段階で除去する必要がある。一方、焼結体の割れや変形などに影響する因子としては、成形体中の密度分布に加えて粒子の配向性なども考慮する必要がある。これらの構造制御は、ニアネットシェイプ実現の観点からも重要である。 以上の成形体構造制御を行うためには、その...
筆者は、液中粒子分散状態が焼結体特性に及ぼす影響について考える際、どのような場合を具体例として取り上げていますか。
筆者は、スラリー中の微粒子分散状態を変えた場合と、スラリー中の微量粗大凝集粒子サイズを変えた場合を具体例として取り上げています。
JCRRAG_002114
物理
液体Se-Te混合系は温度や組成の変化により、連続的な構造転移を示すことが古くから知られている。転移に伴い密度がメゾスコピックに不均質になることが1980年代には提唱されていたが、永らくその実験的な証拠は得られていなかった。この問題に対して我々は、SPring-8/BL04B2を利用した小角X線散乱測定により、その微小な密度ゆらぎの変化を検知することに初めて成功し、2012年の論文で発表した。ただこの実験には不備な点が一つあった。BL04B2は分光結晶が一枚ふりであるため入射光への高調波の混入を避けらないが、検出器にエネルギー分解能のないイメージングプレートを使用したため、完全な単色X線の散乱スペクトル測定ではなかった。そこで今回、...
Se-Te混合系の液体状態における構造転移はどのような変化を伴いますか。
構造転移は低密度の2配位構造(Seに類似)から高密度の3配位構造(Teに類似)へ連続的に変化します。
JCRRAG_002115
物理
本研究では,微粒子凝集体1個の力学的特性を測定するためにマイクロ圧縮試験装置を製作し,ポリスチレン微粒子凝集体を対象とした圧縮試験を試みた。結果として,ポリスチレン微粒子凝集体の圧縮力-変位曲線を示すとともに,破壊強度に及ぼす凝集体サイズの影響を明らかにした。しかし,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性を定量的に議論するのに十分なデータを獲得できたとは言い難い。そこで筆者は,今後以下のような課題を課し,研究を進めて行きたいと考えている。 1) マイクロ圧縮試験装置により,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性(圧縮力-変位,ひずみ曲線,破壊強度の測定)に及ぼす調整条件(一次粒子サイズ,スラリー組成,せん断速度,凝集剤添加等)の影響を更...
研究で得られた知見は何のための基礎データとして蓄積されますか。
研究で得られた知見はCMPプロセスの最適化のための基礎データとして蓄積されます。
JCRRAG_002116
物理
【システム COP】 筆者らは, システムCOP=正味の放熱量/消費電力量 と定義した。 正味の放熱量とは外壁からの放熱量から地中伝熱量を差し引いたもので,外壁からの放熱量計算では,ガラス外表面の対流伝熱係数が重要な意味を持つが,通常の観測では測定されない。多くの実測例が,Takakura and Fang (2002) に整理されているが,データ間にはかなりのバラツキがあり,どれを用いるかは問題である。本研究では,平均的な値として,外表面の対流伝熱係数は,Vを外部風速(m/s)とし,7.3+3.8Vを用いた。換気熱損失に関しては,風速の関数として,内外気温差を乗じて求めた。「エコモード」1晩と「通常モード」の2晩のデータは、かな...
外壁からの放熱量計算において、通常の観測では測定されないものは何ですか。
通常の観測では測定されないものは、ガラス外表面の対流伝熱係数です。
JCRRAG_002117
物理
固気流動層は,密度や粘度など液体と類似した性質を持つことが一般的に知られている。固気流動層に物体を投入すると,固気流動層の見掛け密度よりも密度の小さい物体は浮揚し,逆に密度の大きい物体は沈降するため乾式で比重分離が可能である。比重分離の方法として,比重調整した液体を用いる湿式法が存在するが,1)廃液処理が必要,2)装置からの液漏れ,3)分離後の乾燥工程が必要,4)比重調整剤のコスト高といった問題が生じるため,上述の乾式法が注目を集めている。しかし,分離媒体として粒子を用いているため,粒子群の流動化状態は空気の相対湿度の影響を大きく受け,特に高湿度下においては粒子表面への水の付着により粒子同士が凝集し,良好な流動化状態を保つことができ...
筆者は本研究で何の測定を行いましたか。
筆者は圧力プロファイル測定と固気流動層の見掛け密度測定を行いました。
JCRRAG_002118
物理
結果および考察: 応力測定に先立ち、まず試験片の回折測定をおこなった。IT500試験片のX線回折測定結果を示す。ZrO₂に対応したピークだけでなく、γ-Niに対応したピークが確認された。つまり、75keVのX線を用いてトップコート層を透過してボンドコートの回折を測定可能であることを確認した。一方、IT500を含むいずれの試験片においても、TGOの主成分であるα-Al₂O₃[4]のピークは確認できなかった。これは、TGO層の厚さがトップコートの10分の1程度しかないことに加え、NiやZrに比較してAlの原子散乱因子が小さいことに起因していると考えられる。次に、VHTの試験片の室温及び高温(1100°Σ)での応力測定を実施したときのNi...
700°Σ以上でボンドコートの圧縮応力が増加しなくなる理由は何だと推定されますか。
700°Σ以上でボンドコートの圧縮応力が増加しなくなるのは、ボンドコートの軟化によるものだと推定されます。
JCRRAG_002119
物理
以下は、山本英夫・松山達 両氏による論文「粒子の帯電現象と粉体技術への応用」(『粉砕』46巻, 2002)より、コンデンサーモデルの解説部分について抜粋を行ったものである。 コンデンサーモデル 二つの物体が接触したとき,電荷の移動が生じていわゆる静電気が発生することは古くから知られている.接触による電荷の移動は金属同士の接触でも起こる.ただし,金属は導電体なので接触面分離の際に電荷が完全に緩和してしまい,「静電気」として観測されないだけなのである.金属同士の場合の接触では,表面の電子のエネルギー状態の差に起因するいわゆる接触電位差が電荷移動の駆動力となる.この点については,議論が確立していると考えてよい.実際には,電荷が移動した結...
金属同士の接触で静電気が観測されないのはなぜですか。
金属は導電体であり、接触面分離の際に電荷が完全に緩和してしまうため、静電気が観測されません。
JCRRAG_002120
物理
1980年代中頃にドイツのH.Gleiterらが,低温においてNanophase Ceramicsが大きな塑性変形性を示すことを報告したのをきっかけにして,新材料としてのナノフェーズ材料の研究が盛んとなった.ナノフェーズ材料の生成過程では,焼結の際の粒界形成や粒界滑り,更にクラスターの回転などといった様々な微視的現象が複雑に関わり合ってくると考えられるため,より現実に近い数値解析を目指す立場としては,実験状況と同じ程度の大きさの微粒子を100個以上配置した大規模なシミュレーションを行なえることが望ましい.筆者を含むルイジアナ州立大学並列材料計算研究所のメンバーは,総原子数百万個のナノフェーズSi₃N₄の並列MDシミュレーションを世界...
低温においてNanophase Ceramicsが大きな塑性変形性を示すことを報告したのは誰ですか。
H.Gleiterらが、低温においてNanophase Ceramicsが大きな塑性変形性を示すことを報告しました。
JCRRAG_002121
物理
多くの酸化物系セラミックスでは,表面・界面での原子間電荷移動の局所的変化が系の性質に有為に影響する場合が多い.例えば,ナノ微粒子系の凝集・分散機構においては,表面電荷二重層形成による微粒子間の静電反発力が主要な役割を演じるが,通常のMD法では直接この効果を表現することは難しい.このような原子間電荷移動の自由度を,ポーリングの電気陰性度平衡則に従って経験的にMDに組み入れる方法を原子電荷移動型分子動力学法(Variable-charge Molecular Dynamics, 以下VC-MDと略す)と呼ぶ.1980年代にこの方法は生体分子の安定構造を効率よく求める方法として良く使われていたが,最近になってF.H. StreitzらがA...
ルチル型のTiO₂は何として知られていますか。
ルチル型のTiO₂は強誘電体前駆物質として知られています。
JCRRAG_002122
物理
既に50年以上前,KunkelがLeobを引用して「電気というものが人類に知られるようになったその一番最初の形態は摩擦電気であったのにもかかわらず,これがどのような機構で起こるのかについては,未だに良くわかっていない」と書いた. 実際,摩擦帯電に関する議論は,科学史上で最も古いエピソードの一つであるのにもかかわらず,現在もなお,そのメカニズムがはっきりと理解されているとは言えない.その一方で,乾式の静電塗装技術やレーザープリンターや静電複写機等の技術的進歩のなかで,粉体粒子の帯電制御の問題はますます重要性を高めており,その意味でこの問題は,最も古くて最も新しい課題であると言える. 粒子の帯電メカニズムは,これまで,多くの人たちによっ...
粒子の帯電メカニズムは、これまで何モデルで説明されてきましたか。
粒子の帯電メカニズムは、コンデンサーモデルで説明されてきました。
JCRRAG_002123
物理
本研究では,微粒子凝集体1個の力学的特性を測定するためにマイクロ圧縮試験装置を製作し,ポリスチレン微粒子凝集体を対象とした圧縮試験を試みた。結果として,ポリスチレン微粒子凝集体の圧縮力-変位曲線を示すとともに,破壊強度に及ぼす凝集体サイズの影響を明らかにした。しかし,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性を定量的に議論するのに十分なデータを獲得できたとは言い難い。そこで筆者は,今後以下のような課題を課し,研究を進めて行きたいと考えている。 1) マイクロ圧縮試験装置により,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性(圧縮力-変位,ひずみ曲線,破壊強度の測定)に及ぼす調整条件(一次粒子サイズ,スラリー組成,せん断速度,凝集剤添加等)の影響を更...
圧縮試験の結果、何が明らかになりましたか。
圧縮試験の結果、ポリスチレン微粒子凝集体の圧縮力-変位曲線が得られ、凝集体サイズが破壊強度に及ぼす影響が明らかになりました。
JCRRAG_002124
物理
本研究では,粒子表面の濡れ特性の異なる3種類の粒子を用いて,相対湿度変化が流動化状態及び物体浮沈に与える影響について検討し,疎水性の高い粒子を用いることで,高湿度下においても粒子群の流動性が悪化することなく,密度差通りの浮沈が行なわれることが明らかとなった。これまで本研究室では,僅かな密度差の物体や形状の異なる物体など様々な物体の乾式比重分離を試み,高精度の分離に成功した。しかし,それらは低湿度下において行ったものである。従って,時期により相対湿度が大きく変化する地域で乾式比重分離を行なう場合,相対湿度を制御する装置が必要となる。実用化を考える上で分離精度だけでなくコスト面も重要視されることから,それらを必要としない疎水性粒子を用い...
疎水性粒子を用いた乾式比重分離は、どのような点で有用な技術ですか。
疎水性粒子を用いた乾式比重分離は、設備コストを削減可能な点で有用な技術です。
JCRRAG_002125
物理
本研究では,微粒子凝集体1個の力学的特性を測定するためにマイクロ圧縮試験装置を製作し,ポリスチレン微粒子凝集体を対象とした圧縮試験を試みた。結果として,ポリスチレン微粒子凝集体の圧縮力-変位曲線を示すとともに,破壊強度に及ぼす凝集体サイズの影響を明らかにした。しかし,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性を定量的に議論するのに十分なデータを獲得できたとは言い難い。そこで筆者は,今後以下のような課題を課し,研究を進めて行きたいと考えている。 1) マイクロ圧縮試験装置により,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性(圧縮力-変位,ひずみ曲線,破壊強度の測定)に及ぼす調整条件(一次粒子サイズ,スラリー組成,せん断速度,凝集剤添加等)の影響を更...
本研究での圧縮試験の対象は何ですか。
本研究での圧縮試験の対象はポリスチレン微粒子凝集体です。
JCRRAG_002126
物理
既に50年以上前,KunkelがLeobを引用して「電気というものが人類に知られるようになったその一番最初の形態は摩擦電気であったのにもかかわらず,これがどのような機構で起こるのかについては,未だに良くわかっていない」と書いた. 実際,摩擦帯電に関する議論は,科学史上で最も古いエピソードの一つであるのにもかかわらず,現在もなお,そのメカニズムがはっきりと理解されているとは言えない.その一方で,乾式の静電塗装技術やレーザープリンターや静電複写機等の技術的進歩のなかで,粉体粒子の帯電制御の問題はますます重要性を高めており,その意味でこの問題は,最も古くて最も新しい課題であると言える. 粒子の帯電メカニズムは,これまで,多くの人たちによっ...
放電緩和モデルとは何ですか。
放電緩和モデルとは、接触・分離プロセスで粒子が最終的に得る電荷量を説明する新しいモデルのことです。
JCRRAG_002127
物理
以下は、篠原邦夫氏による論文「粉末素材調製プロセス開発のための微粒子工学」より抜粋したものである。 貯槽や移動層反応装置を用いて粉粒体の流動・接触・反応操作を均一に,高効率で行うために,まず容器内における粉粒体の塊状流動モデル解析を行い,閉塞限界径が層高や頂角と共に増大することや,応力伝播による脈動流量の推算ができた。さらに,ボアスコープを用いて層内の粒子流下速度・滞留時間分布測定が可能になった。また,混合粒子の場合には,飾層モデルによる機構解析に基づき,容器からの排出時には粗粒子間隙を通過する小粒子の速度差により偏析を起こし成分組成の経時変化として偏析模様が得られ,容器充填時には堆積物傾斜表面で流動性の劣る成分が流下の際遅れるた...
混合粒子の場合には、粉粒体はなぜ容器充填時に供給点付近に集まりますか。
粉粒体は容器充填時に堆積物傾斜表面で流動性の劣る成分が流下の際遅れるために、供給点付近に集まります。
JCRRAG_002128
物理
【システム COP】 筆者らは, システムCOP=正味の放熱量/消費電力量 と定義した。 正味の放熱量とは外壁からの放熱量から地中伝熱量を差し引いたもので,外壁からの放熱量計算では,ガラス外表面の対流伝熱係数が重要な意味を持つが,通常の観測では測定されない。多くの実測例が,Takakura and Fang (2002) に整理されているが,データ間にはかなりのバラツキがあり,どれを用いるかは問題である。本研究では,平均的な値として,外表面の対流伝熱係数は,Vを外部風速(m/s)とし,7.3+3.8Vを用いた。換気熱損失に関しては,風速の関数として,内外気温差を乗じて求めた。「エコモード」1晩と「通常モード」の2晩のデータは、かな...
換気熱損失はどのように求められましたか。
換気熱損失は、風速の関数として内外気温差を乗じて求められました。
JCRRAG_002129
物理
半導体加工技術の進歩がこのまま継続するならば,10年以内に電子デバイスの基本構造は10ナノメータ程度にまで微細化が進むと言われている.また,ナノメーターの粒径をもつセラミックス焼結体が示す特異な性質を利用して,新しい構造材料を設計しようとする研究が盛んに行われている.それらナノ構造物質には,結晶格子定数の数倍から数十倍程度におよぶ周期の非一様性があり,応用上重要となるマクロな物理量を理論解析から引き出すためには,数百万個から数十憶個の原子一つ一つを真正面から取り扱えることが望ましい. 一方,近年の計算科学技術の進歩は目覚ましく,計算機性能,特に安価なPCをベースにした並列計算機が普及し,そのような計算資源に適応する科学計算コードの並...
ナノ構造物質の応用上重要となるマクロな物理量を理論解析から引き出すためには、何をすることが望ましいですか。
数百万個から数十憶個の原子一つ一つを真正面から取り扱えることが望ましいです。
JCRRAG_002130
物理
1980年代中頃にドイツのH.Gleiterらが,低温においてNanophase Ceramicsが大きな塑性変形性を示すことを報告したのをきっかけにして,新材料としてのナノフェーズ材料の研究が盛んとなった.ナノフェーズ材料の生成過程では,焼結の際の粒界形成や粒界滑り,更にクラスターの回転などといった様々な微視的現象が複雑に関わり合ってくると考えられるため,より現実に近い数値解析を目指す立場としては,実験状況と同じ程度の大きさの微粒子を100個以上配置した大規模なシミュレーションを行なえることが望ましい.筆者を含むルイジアナ州立大学並列材料計算研究所のメンバーは,総原子数百万個のナノフェーズSi₃N₄の並列MDシミュレーションを世界...
サンプルはどのように作られましたか。
サンプルは、微粒子内部に結晶構造を保ったナノ微結晶108個の集合に、1700℃の温度下で異なる外圧で加圧することで作られました。
JCRRAG_002131
物理
多くの酸化物系セラミックスでは,表面・界面での原子間電荷移動の局所的変化が系の性質に有為に影響する場合が多い.例えば,ナノ微粒子系の凝集・分散機構においては,表面電荷二重層形成による微粒子間の静電反発力が主要な役割を演じるが,通常のMD法では直接この効果を表現することは難しい.このような原子間電荷移動の自由度を,ポーリングの電気陰性度平衡則に従って経験的にMDに組み入れる方法を原子電荷移動型分子動力学法(Variable-charge Molecular Dynamics, 以下VC-MDと略す)と呼ぶ.1980年代にこの方法は生体分子の安定構造を効率よく求める方法として良く使われていたが,最近になってF.H. StreitzらがA...
原子電荷移動型分子動力学法が強誘電性材料の計算に適しているのはなぜですか。
原子電荷移動型分子動力学法は、原子配位の変化と電荷移動の変化が複雑に絡み合う物質に適用できるので、強誘電性材料の計算に適しています。
JCRRAG_002132
物理
以下は、山本英夫・松山達 両氏による論文「粒子の帯電現象と粉体技術への応用」(『粉砕』46巻, 2002)より、コンデンサーモデルの解説部分について抜粋を行ったものである。 コンデンサーモデル 二つの物体が接触したとき,電荷の移動が生じていわゆる静電気が発生することは古くから知られている.接触による電荷の移動は金属同士の接触でも起こる.ただし,金属は導電体なので接触面分離の際に電荷が完全に緩和してしまい,「静電気」として観測されないだけなのである.金属同士の場合の接触では,表面の電子のエネルギー状態の差に起因するいわゆる接触電位差が電荷移動の駆動力となる.この点については,議論が確立していると考えてよい.実際には,電荷が移動した結...
金属同士の接触では、何が電荷移動の駆動力となりますか。
金属表面の電子のエネルギー状態の差に起因する接触電位差が電荷移動の駆動力となります。
JCRRAG_002133
物理
既に50年以上前,KunkelがLeobを引用して「電気というものが人類に知られるようになったその一番最初の形態は摩擦電気であったのにもかかわらず,これがどのような機構で起こるのかについては,未だに良くわかっていない」と書いた. 実際,摩擦帯電に関する議論は,科学史上で最も古いエピソードの一つであるのにもかかわらず,現在もなお,そのメカニズムがはっきりと理解されているとは言えない.その一方で,乾式の静電塗装技術やレーザープリンターや静電複写機等の技術的進歩のなかで,粉体粒子の帯電制御の問題はますます重要性を高めており,その意味でこの問題は,最も古くて最も新しい課題であると言える. 粒子の帯電メカニズムは,これまで,多くの人たちによっ...
乾式の静電塗装技術やレーザープリンターや静電複写機等の技術的進歩のなかで、ますます重要性を高めている問題は何ですか。
粉体粒子の帯電制御の問題がますます重要性を高めています。
JCRRAG_002134
物理
本研究では,粒子表面の濡れ特性の異なる3種類の粒子を用いて,相対湿度変化が流動化状態及び物体浮沈に与える影響について検討し,疎水性の高い粒子を用いることで,高湿度下においても粒子群の流動性が悪化することなく,密度差通りの浮沈が行なわれることが明らかとなった。これまで本研究室では,僅かな密度差の物体や形状の異なる物体など様々な物体の乾式比重分離を試み,高精度の分離に成功した。しかし,それらは低湿度下において行ったものである。従って,時期により相対湿度が大きく変化する地域で乾式比重分離を行なう場合,相対湿度を制御する装置が必要となる。実用化を考える上で分離精度だけでなくコスト面も重要視されることから,それらを必要としない疎水性粒子を用い...
本研究室はこれまでに何を試みましたか。
本研究室はこれまでに様々な物体の乾式比重分離を試みました。
JCRRAG_002135
物理
以下は、山本英夫・松山達 両氏による論文「粒子の帯電現象と粉体技術への応用」(『粉砕』46巻, 2002)より、コンデンサーモデルの解説部分について抜粋を行ったものである。 コンデンサーモデル 二つの物体が接触したとき,電荷の移動が生じていわゆる静電気が発生することは古くから知られている.接触による電荷の移動は金属同士の接触でも起こる.ただし,金属は導電体なので接触面分離の際に電荷が完全に緩和してしまい,「静電気」として観測されないだけなのである.金属同士の場合の接触では,表面の電子のエネルギー状態の差に起因するいわゆる接触電位差が電荷移動の駆動力となる.この点については,議論が確立していると考えてよい.実際には,電荷が移動した結...
金属同士の接触では、何が移動した結果として接触電位差が発生しますか。
電荷が移動することで接触電位差が発生します。
JCRRAG_002136
物理
絶縁性物質の電荷移動機構に関する研究も,これまでも広く行われてきたが,何らかの物性値から直接的に電荷量を予測できる段階までは進んでいない.長くなるので,この問題についての詳細なレビューは省略することにし,ここでは,L. B. Scheinのグループの考え方のみを紹介する. Scheinのグループは,トナー等,絶縁性粉体のブローオフ帯電量の濃度依存性のデータから,絶縁性粒子の帯電においても,電荷移動を "high density limit" に基づいて考えてもよいとしている.これは,「絶縁性物質表面の電子状態密度が充分高い」という意味で,もっと簡単な言い方をすれば,「絶縁体の接触帯電を,金属-金属接触の電荷移動機構と同じに取り扱って...
絶縁性物質の電荷移動機構に関する研究は、どの段階までは進んでいないですか。
絶縁性物質の電荷移動機構に関する研究は、何らかの物性値から直接的に電荷量を予測できる段階までは進んでいません。
JCRRAG_002137
物理
絶縁性物質の電荷移動機構に関する研究も,これまでも広く行われてきたが,何らかの物性値から直接的に電荷量を予測できる段階までは進んでいない.長くなるので,この問題についての詳細なレビューは省略することにし,ここでは,L. B. Scheinのグループの考え方のみを紹介する. Scheinのグループは,トナー等,絶縁性粉体のブローオフ帯電量の濃度依存性のデータから,絶縁性粒子の帯電においても,電荷移動を "high density limit" に基づいて考えてもよいとしている.これは,「絶縁性物質表面の電子状態密度が充分高い」という意味で,もっと簡単な言い方をすれば,「絶縁体の接触帯電を,金属-金属接触の電荷移動機構と同じに取り扱って...
Scheinのグループは、絶縁性粒子の帯電において、電荷移動を何に基づいて考えてもよいとしましたか。
Scheinのグループは、絶縁性粒子の帯電において、電荷移動を"high density limit"に基づいて考えてもよいとしました。
JCRRAG_002138
物理
従来,液相中における微粒子表面間力は主にDLVO理論により説明されてきたが,このDLVO理論は無機電解質溶液中の表面間力にしか適用できない。しかし,実際の液相微粒子分散系では,分散剤・凝集剤として界面活性剤や高分子電解質がしばしば用いられるため,DLVO理論では解釈できない表面間力が観察される。このような表面間力の理解には分子レベルの解析が必要であるため,分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションが有効であると考えられるが,計算機の能力による制約から,その実現は困難である。そこで本研究では,次のような手法の開発を試みた。 (1) 溶媒とイオンや界面活性剤などの溶質に対して詳細な分子モデルを用いた小規模な分子動力学計算...
本研究で開発を試みた手法では、何が可能になると考えられますか。
微粒子を含む界面活性剤溶液や高分子電解質溶液(構造性流体)のシミュレーションが実現可能になると考えられます。
JCRRAG_002139
物理
半導体加工技術の進歩がこのまま継続するならば,10年以内に電子デバイスの基本構造は10ナノメータ程度にまで微細化が進むと言われている.また,ナノメーターの粒径をもつセラミックス焼結体が示す特異な性質を利用して,新しい構造材料を設計しようとする研究が盛んに行われている.それらナノ構造物質には,結晶格子定数の数倍から数十倍程度におよぶ周期の非一様性があり,応用上重要となるマクロな物理量を理論解析から引き出すためには,数百万個から数十憶個の原子一つ一つを真正面から取り扱えることが望ましい. 一方,近年の計算科学技術の進歩は目覚ましく,計算機性能,特に安価なPCをベースにした並列計算機が普及し,そのような計算資源に適応する科学計算コードの並...
安価なPCをベースにした並列計算機などに適応する科学計算コードの並列化技術や、大規模データの効率的処理のためのデータ可視化技術の成長により、何が整いつつありますか。
10⁶~10⁹原子を直接扱う分子動力学 (MD) シミュレーションと、その結果を効率的に解析・表現する基盤技術が整いつつあります。
JCRRAG_002140
物理
構造性流体中の表面間力計算を行うためには,それに先立ち,その流体自体を適切に表現できなければいけない。そこで,筆者はまず大規模な界面活性剤水溶液のシミュレーションの実現を試みた。その結果,界面活性剤が集合体を形成する様子や,集合体が分裂する様子が観察された。また,筆者が水中における界面活性剤ミセルのシミュレーションを行った結果,実験で示されるようなミセル内部の流動性を表現できることが示された。このミセルの内部構造は,水分子まで含んだ通常の分子動力学法により,膨大な計算時間を費やして得られた結果とも良好に一致した。さらに,陰溶媒モデルにより,電解質によるミセルの安定化を表現できることも確認された。以上のように,本研究の手法により界面活...
塩化ナトリウム水溶液中に2つの球形粒子を導入したシミュレーションにより、何が明らかになりましたか。
DLVO理論では不明だった粒子・溶液界面での詳細な溶質分子分布が明らかになりました。
JCRRAG_002141
物理
園芸用ハウスの風荷重については,Hoxey and Richardson (1983, 1984) による平均風圧の実測例があるが,扱っているハウスは主に円弧型であり,我が国で一般に普及しているパイプハウスの断面形状とは大きく異なっている。近年,森山ら (2008) は我が国の代表的なパイプハウスを対象として,境界層乱流を用いた風洞実験により,ハウスに作用する風圧分布に及ぼす風向や妻面開口の影響を検討した。しかし,測定しているのは,Hoxey and Richardson (1983, 1984) と同様,平均風圧係数のみであり,動的荷重効果については検討していない。 植松ら (2008) は,現在我が国で一般的に用いられるパイプハ...
植松らは、現在我が国で一般的に用いられるパイプハウス形状に対してどのような測定を行いましたか。
植松らは風洞を用いて、境界層乱流中で風圧の多点同時測定を行いました。
JCRRAG_002142
物理
園芸用ハウスの風荷重については,Hoxey and Richardson (1983, 1984) による平均風圧の実測例があるが,扱っているハウスは主に円弧型であり,我が国で一般に普及しているパイプハウスの断面形状とは大きく異なっている。近年,森山ら (2008) は我が国の代表的なパイプハウスを対象として,境界層乱流を用いた風洞実験により,ハウスに作用する風圧分布に及ぼす風向や妻面開口の影響を検討した。しかし,測定しているのは,Hoxey and Richardson (1983, 1984) と同様,平均風圧係数のみであり,動的荷重効果については検討していない。 植松ら (2008) は,現在我が国で一般的に用いられるパイプハ...
本報では風圧分布のより詳細な測定の結果に基づき、何が提案されますか。
本報では構造骨組設計用外圧係数のモデルが提案されます。
JCRRAG_002143
物理
パイプハウスは単独で設置されるばかりでなく複数棟が並列して設置されることも多い。森山ら (2008) は,2あるいは3棟のパイプハウスが並列して設置されたとき,風が桁行方向に垂直(妻面に平行)に吹く場合の平均風圧係数分布を測定し,棟数および隣棟間隔がハウスに作用する平均風圧に及ぼす影響を検討した。その結果,隣棟間隔が風圧分布に大きな影響を与えることが示された。つまり,複数棟配置の場合,パイプハウス相互の影響を受けて風圧の分布や大きさが単独で設置される場合に比べて変化する。本研究では,複数棟モデルを用いた風洞実験も併せて行い,並列して配置される場合について,風圧分布および動的荷重効果に及ぼす隣棟間隔の影響を把握する。また,単体モデルの...
森山らは2あるいは3棟のパイプハウスが並列して設置されたとき、風が桁行方向に垂直(妻面に平行)に吹く場合の何を測定しましたか。
森山らは平均風圧係数分布を測定しました。
JCRRAG_002144
物理
絶縁性物質の電荷移動機構に関する研究も,これまでも広く行われてきたが,何らかの物性値から直接的に電荷量を予測できる段階までは進んでいない.長くなるので,この問題についての詳細なレビューは省略することにし,ここでは,L. B. Scheinのグループの考え方のみを紹介する. Scheinのグループは,トナー等,絶縁性粉体のブローオフ帯電量の濃度依存性のデータから,絶縁性粒子の帯電においても,電荷移動を "high density limit" に基づいて考えてもよいとしている.これは,「絶縁性物質表面の電子状態密度が充分高い」という意味で,もっと簡単な言い方をすれば,「絶縁体の接触帯電を,金属-金属接触の電荷移動機構と同じに取り扱って...
金属の場合、接触電位差Vcは金属の仕事関数(W₁, W₂)を用いてどのように表せますか。
接触電位差Vcは、Vc=(W₁−W₂)/eで表現できます。
JCRRAG_002145
物理
パイプハウスは単独で設置されるばかりでなく複数棟が並列して設置されることも多い。森山ら (2008) は,2あるいは3棟のパイプハウスが並列して設置されたとき,風が桁行方向に垂直(妻面に平行)に吹く場合の平均風圧係数分布を測定し,棟数および隣棟間隔がハウスに作用する平均風圧に及ぼす影響を検討した。その結果,隣棟間隔が風圧分布に大きな影響を与えることが示された。つまり,複数棟配置の場合,パイプハウス相互の影響を受けて風圧の分布や大きさが単独で設置される場合に比べて変化する。本研究では,複数棟モデルを用いた風洞実験も併せて行い,並列して配置される場合について,風圧分布および動的荷重効果に及ぼす隣棟間隔の影響を把握する。また,単体モデルの...
森山らの平均風圧係数分布の測定結果から、パイプハウスの隣棟間隔が何に大きな影響を与えることが示されましたか。
風圧分布に大きな影響を与えることが示されました。
JCRRAG_002146
物理
パイプハウスは単独で設置されるばかりでなく複数棟が並列して設置されることも多い。森山ら (2008) は,2あるいは3棟のパイプハウスが並列して設置されたとき,風が桁行方向に垂直(妻面に平行)に吹く場合の平均風圧係数分布を測定し,棟数および隣棟間隔がハウスに作用する平均風圧に及ぼす影響を検討した。その結果,隣棟間隔が風圧分布に大きな影響を与えることが示された。つまり,複数棟配置の場合,パイプハウス相互の影響を受けて風圧の分布や大きさが単独で設置される場合に比べて変化する。本研究では,複数棟モデルを用いた風洞実験も併せて行い,並列して配置される場合について,風圧分布および動的荷重効果に及ぼす隣棟間隔の影響を把握する。また,単体モデルの...
なぜパイプハウスの内圧の一般化・定量化が難しいのでしょうか。
内圧は壁面や屋根に存在する隙間や開口の位置と大きさによって複雑に変化するため、一般化・定量化が難しいです。
JCRRAG_002147
物理
固気流動層は,密度や粘度など液体と類似した性質を持つことが一般的に知られている。固気流動層に物体を投入すると,固気流動層の見掛け密度よりも密度の小さい物体は浮揚し,逆に密度の大きい物体は沈降するため乾式で比重分離が可能である。比重分離の方法として,比重調整した液体を用いる湿式法が存在するが,1)廃液処理が必要,2)装置からの液漏れ,3)分離後の乾燥工程が必要,4)比重調整剤のコスト高といった問題が生じるため,上述の乾式法が注目を集めている。しかし,分離媒体として粒子を用いているため,粒子群の流動化状態は空気の相対湿度の影響を大きく受け,特に高湿度下においては粒子表面への水の付着により粒子同士が凝集し,良好な流動化状態を保つことができ...
固気流動層はどのような性質を持ちますか。
固気流動層は、密度や粘度など液体と類似した性質を持ちます。
JCRRAG_002148
物理
園芸用ハウスの風荷重については,Hoxey and Richardson (1983, 1984) による平均風圧の実測例があるが,扱っているハウスは主に円弧型であり,我が国で一般に普及しているパイプハウスの断面形状とは大きく異なっている。近年,森山ら (2008) は我が国の代表的なパイプハウスを対象として,境界層乱流を用いた風洞実験により,ハウスに作用する風圧分布に及ぼす風向や妻面開口の影響を検討した。しかし,測定しているのは,Hoxey and Richardson (1983, 1984) と同様,平均風圧係数のみであり,動的荷重効果については検討していない。 植松ら (2008) は,現在我が国で一般的に用いられるパイプハ...
植松らが風圧の多点同時測定を行った結果、設計上クリティカルな荷重効果は何であることが示されましたか。
設計上クリティカルな荷重効果は風上側柱脚部の曲げモーメントであることが示されました。
JCRRAG_002149
物理
筆者らは,高分子の球形粒子を1個ずつ金属板に衝突させて,一回の衝突(接触)で移動する電荷量を測定する実験を行ってきた。空気銃で打ち出された粒子は二重円筒型ファラデーケージを通過して金属板に衝突する。衝突前の粒子が持っている電荷は二重円筒型ファラデーケージから得られる波形の高さから計算できる。衝突直前の速度はこの波形の幅で計算される。また,衝突で粒子が新たに得る電荷量は分離後に金属板に残された電荷の逆符号としてエレクトロメータで観測される。 衝突帯電量は,粒子の初期帯電量に対して直線的に依存している。この結果は,前述の "high density limit" とするモデル,あるいはコンデンサーモデルと大変相性がよい。つまり,接触時と...
実験において、粒子と金属が接触している状態では、充電電荷量は何に依存していましたか。
充電電荷量はコンデンサーモデルに従って金属の仕事関数に依存していました。
JCRRAG_002150
物理
筆者らは,高分子の球形粒子を1個ずつ金属板に衝突させて,一回の衝突(接触)で移動する電荷量を測定する実験を行ってきた。空気銃で打ち出された粒子は二重円筒型ファラデーケージを通過して金属板に衝突する。衝突前の粒子が持っている電荷は二重円筒型ファラデーケージから得られる波形の高さから計算できる。衝突直前の速度はこの波形の幅で計算される。また,衝突で粒子が新たに得る電荷量は分離後に金属板に残された電荷の逆符号としてエレクトロメータで観測される。 衝突帯電量は,粒子の初期帯電量に対して直線的に依存している。この結果は,前述の "high density limit" とするモデル,あるいはコンデンサーモデルと大変相性がよい。つまり,接触時と...
筆者らは、高分子の球形粒子を1個ずつ金属板に衝突させることで、何を測定しましたか。
筆者らは、1回の衝突(接触)で移動する電荷量を測定しました。
JCRRAG_002151
物理
1980年代中頃にドイツのH.Gleiterらが,低温においてNanophase Ceramicsが大きな塑性変形性を示すことを報告したのをきっかけにして,新材料としてのナノフェーズ材料の研究が盛んとなった.ナノフェーズ材料の生成過程では,焼結の際の粒界形成や粒界滑り,更にクラスターの回転などといった様々な微視的現象が複雑に関わり合ってくると考えられるため,より現実に近い数値解析を目指す立場としては,実験状況と同じ程度の大きさの微粒子を100個以上配置した大規模なシミュレーションを行なえることが望ましい.筆者を含むルイジアナ州立大学並列材料計算研究所のメンバーは,総原子数百万個のナノフェーズSi₃N₄の並列MDシミュレーションを世界...
微粒子界面付近でのナノフェーズ・セラミックスの粒子拡散は微粒子内部に比べ何倍以上速いですか。
微粒子界面付近でのナノフェーズ・セラミックスの粒子拡散は微粒子内部に比べ10倍以上速いです。
JCRRAG_002152
物理
これまでの衝突帯電実験では,直径1~3mm程度の比較的大きな高分子粒子を用いて実験を行ってきた。したがって,この実験結果が,通常の粉体粒子サイズにもそのまま適用可能なのかどうか,また,どの程度の粒子径まで電荷緩和モデルが適用可能なのかを詳細に検討することは,今後の重要な課題である。この衝突帯電実験における適用粒子サイズの制約は,特に1個粒子を用いた衝突帯電実験であるための帯電量計測の感度の問題に起因する。 最近,筆者らは,新しい衝突帯電実験装置を開発し,この1個粒子による衝突帯電実験の適用粒子サイズを100ミクロン程度にまで拡張することに成功した。適用粒子サイズを小粒径側に拡張するための細々した工夫は色々とあって,紙幅の都合もあるの...
衝突帯電実験の今後の重要な課題は何ですか。
実験結果が、通常の粉体粒子サイズにそのまま適用可能なのかどうか、またどの程度の粒子径まで電荷緩和モデルが適用可能なのかを詳細に検討することが、今後の重要な課題です。
JCRRAG_002153
物理
これまでの衝突帯電実験では,直径1~3mm程度の比較的大きな高分子粒子を用いて実験を行ってきた。したがって,この実験結果が,通常の粉体粒子サイズにもそのまま適用可能なのかどうか,また,どの程度の粒子径まで電荷緩和モデルが適用可能なのかを詳細に検討することは,今後の重要な課題である。この衝突帯電実験における適用粒子サイズの制約は,特に1個粒子を用いた衝突帯電実験であるための帯電量計測の感度の問題に起因する。 最近,筆者らは,新しい衝突帯電実験装置を開発し,この1個粒子による衝突帯電実験の適用粒子サイズを100ミクロン程度にまで拡張することに成功した。適用粒子サイズを小粒径側に拡張するための細々した工夫は色々とあって,紙幅の都合もあるの...
衝突帯電実験における適用粒子サイズの制約は何に起因しますか。
適用粒子サイズの制約は、特に1個粒子を用いた実験であるための帯電量計測の感度の問題に起因します。
JCRRAG_002154
物理
園芸用ハウスの風荷重については,Hoxey and Richardson (1983, 1984) による平均風圧の実測例があるが,扱っているハウスは主に円弧型であり,我が国で一般に普及しているパイプハウスの断面形状とは大きく異なっている。近年,森山ら (2008) は我が国の代表的なパイプハウスを対象として,境界層乱流を用いた風洞実験により,ハウスに作用する風圧分布に及ぼす風向や妻面開口の影響を検討した。しかし,測定しているのは,Hoxey and Richardson (1983, 1984) と同様,平均風圧係数のみであり,動的荷重効果については検討していない。 植松ら (2008) は,現在我が国で一般的に用いられるパイプハ...
森山らは、我が国の代表的なパイプハウスを対象として、どんな実験により、ハウスに作用する風圧分布に及ぼす風向や妻面開口の影響を検討しましたか。
森山らは、境界層乱流を用いた風洞実験により、ハウスに作用する風圧分布に及ぼす風向や妻面開口の影響を検討しました。
JCRRAG_002155
物理
筆者らは我が国で一般に用いられている園芸用パイプハウスを対象とし,一連の風洞実験により,閉鎖型の場合の詳細な外圧性状を把握した。 次に,設計上最も重要な荷重効果として風上側柱脚部にはたらく曲げモーメントに着目し,LRC法を用いて最大応答に対応する等価静的外圧係数分布を求めた。その結果,中央断面より風上妻面に近い断面に,風向θ=30°のときに曲げモーメントが最大となることが明らかとなり,そのときの等価静的外圧係数分布を基に設計用外圧係数のモデル化を行った。モデルの作成に当たっては,風上側柱脚部の曲げモーメントだけでなく,場合によっては設計上重要になると考えられる柱脚部の引き抜き力にも着目した。作成した設計用外圧係数の提案モデルを用いて...
筆者らは、曲げモーメントが最大となるときの等価静的外圧係数分布を基に何のモデル化を行いましたか。
筆者らは、設計用外圧係数のモデル化を行いました。
JCRRAG_002156
物理
【システム COP】 筆者らは, システムCOP=正味の放熱量/消費電力量 と定義した。 正味の放熱量とは外壁からの放熱量から地中伝熱量を差し引いたもので,外壁からの放熱量計算では,ガラス外表面の対流伝熱係数が重要な意味を持つが,通常の観測では測定されない。多くの実測例が,Takakura and Fang (2002) に整理されているが,データ間にはかなりのバラツキがあり,どれを用いるかは問題である。本研究では,平均的な値として,外表面の対流伝熱係数は,Vを外部風速(m/s)とし,7.3+3.8Vを用いた。換気熱損失に関しては,風速の関数として,内外気温差を乗じて求めた。「エコモード」1晩と「通常モード」の2晩のデータは、かな...
本研究では、外表面の対流伝熱係数はいくつが用いられましたか。
外表面の対流伝熱係数は、Vを外部風速(m/s)として、7.3+3.8Vが用いられました。
JCRRAG_002157
物理
筆者らは我が国で一般に用いられている園芸用パイプハウスを対象とし,一連の風洞実験により,閉鎖型の場合の詳細な外圧性状を把握した。 次に,設計上最も重要な荷重効果として風上側柱脚部にはたらく曲げモーメントに着目し,LRC法を用いて最大応答に対応する等価静的外圧係数分布を求めた。その結果,中央断面より風上妻面に近い断面に,風向θ=30°のときに曲げモーメントが最大となることが明らかとなり,そのときの等価静的外圧係数分布を基に設計用外圧係数のモデル化を行った。モデルの作成に当たっては,風上側柱脚部の曲げモーメントだけでなく,場合によっては設計上重要になると考えられる柱脚部の引き抜き力にも着目した。作成した設計用外圧係数の提案モデルを用いて...
本研究で筆者らは、2ないし3棟のパイプハウスが並列して設置される場合について風洞実験を行うことで、何について検討しましたか。
筆者らは、パイプハウスの相互干渉がハウスフレームの動的荷重効果に及ぼす影響について検討しました。
JCRRAG_002158
物理
粉体工学において「何のために何を作るか?に関する機能性粉体材料・粒子の設計工学」を展開するのは容易でない。とくに,新しい材料や機能物質の創出は主としてケミストが担当しており,学の独立の点からは,ケミストと異なる工学的方法(=数理工学的方法)による材料追求法を確立しなければならない。 ご承知の通り,粉体工学の分野では,早くから粒子設計なる言葉が飛び交い,その言葉の下に種々の研究がなされたが,基本的なコンセプトとアプローチの方法が不明瞭なように思う。 機能性粒子とは,ある環境に置かれたとき,目的の特性を発現する粒子である。例えば,設定した電場内で目的のとおりに挙動するように帯電設計をした粉体トナー粒子,あるいは体液に浸されて目的の位置で...
医薬品粒子とはどのような粒子ですか。
医薬品粒子とは体液に浸されて目的の位置で溶解する粒子のことです。
JCRRAG_002159
物理
液中での粒子分散状態は、スラリー特性のみならずスラリーから作製される塗膜や成形体、さらには焼成後の焼結体特性などにも大きく影響する。このことは、粒子分散状態の制御が、材料の特性向上や新機能創製のキーテクノロジーであることを示している。しかしながら、多くの材料がその製造過程において粒子の液中分散状態を利用するにもかかわらず、粒子分散特性の制御はこれまでノウハウとして扱われ、材料特性との因果関係などについてはあまり発表されていない。 そこで筆者らは、産業競争力強化の土台としての粉体プロセス技術基盤を構築する観点から、セラミックスの製造プロセスを例として取り上げ、原料粉体からスラリー、顆粒体、成形体、焼結体に至るまでの各中間段階における粉...
液中での粒子分散状態は何に影響しますか。
液中での粒子分散状態は、スラリー特性や、スラリーから作製される塗膜や成形体、焼成後の焼結体特性などに影響します。
JCRRAG_002160
物理
以下は、佐瀬勘紀・奥島里美・石井雅久・髙倉直・林真紀夫各氏による論文「ヒートポンプ暖房温室における暖房法の比較」(農業施設40巻(2009)3号)からの抜粋である。 【地中伝熱量】 昼間に太陽エネルギーが温室内地面に蓄えられる。それが夜間に放出されるので,もしそれがそのまま顕熱となれば,それだけ暖房負荷が軽減される。昼間の蓄熱が大きければそれだけ夜間の放出量も多くなることが示されている。ノコギリ歯のようにほぼ定期的に地中伝熱量が少なくなっている場合がある。この日はヒートポンプが能力を落として運転しており,地表面付近の気温の変動に呼応していると思われるが,測定した地表0.9mの気温変動はわずかで,明確な相関関係は見つからなかった。...
土壌表面で蒸発が起こると何が消費されますか。
エネルギーが消費されます。
JCRRAG_002161
物理
背景と研究目的: ガスタービンの高温部の部品には、高温ガス流から部品を保護するために遮熱コーティング(Thermal Barrier Coatings, TBC)が適用されている。TBCは、Ni基合金の基材の上にMCrAlY合金(M = Ni or Co)のボンドコート層を施工し、その上にイットリア安定化ジルコニア(Yttria Stabilized Zirconia, YSZ)を施工したものである。TBCは各種のガスタービンに広く適用されているが、しばしば剥離損傷を起こすことが問題となる。TBCはトップコートとボンドコートの線膨張係数の違いから、ガスタービンの始動停止による加熱冷却サイクルによって内部に熱応力を生じ、損傷を受ける。...
TBCとは何ですか。
TBCとは、Thermal Barrier Coatings(遮熱コーティング)の略です。これはNi基合金の基材の上にMCrAlY合金(M = Ni or Co)のボンドコート層を施工し、その上にイットリア安定化ジルコニア(Yttria Stabilized Zirconia, YSZ)を施工したものです。
JCRRAG_002162
物理
液中での粒子分散状態は、スラリー特性のみならずスラリーから作製される塗膜や成形体、さらには焼成後の焼結体特性などにも大きく影響する。このことは、粒子分散状態の制御が、材料の特性向上や新機能創製のキーテクノロジーであることを示している。しかしながら、多くの材料がその製造過程において粒子の液中分散状態を利用するにもかかわらず、粒子分散特性の制御はこれまでノウハウとして扱われ、材料特性との因果関係などについてはあまり発表されていない。 そこで筆者らは、産業競争力強化の土台としての粉体プロセス技術基盤を構築する観点から、セラミックスの製造プロセスを例として取り上げ、原料粉体からスラリー、顆粒体、成形体、焼結体に至るまでの各中間段階における粉...
筆者らは何の評価技術の開発を行いましたか。
筆者らは、原料粉体からスラリー、顆粒体、成形体、焼結体に至るまでの各中間段階における粉体構造の形成過程を明らかにする評価技術の開発を行いました。
JCRRAG_002163
物理
フェムト秒可視光レーザーをGe₂Sb₂Te₅多結晶ナノ薄膜に照射した際に発現する格子膨張の時間変化を、SACLAの高強度、フェムト秒パルスX線によるフェムト秒パルスX線回折法を用いて、回折ピークの散乱角の時間変化から精密に測定し解析することで、Ge₂Sb₂Te₅ナノ薄膜の弾性特性の情報を得られることを明らかにした。 背景と研究目的: 我々は、SACLAから発生する高強度で、数10フェムト秒の時間幅のパルスX線を用いたフェムト秒時間分解X線回折法を開発し、DVDやBlu-ray光ディスクの記録媒体に広く利用されているカルコゲナイト系Ge-Sb-Te光励起構造相転移材料に適用することで、フェムト秒可視光レーザー照射後の0.2ピコ秒から...
Ge₂Sb₂Te₅薄膜には厚さ何nmのSiO₂膜が被覆されましたか。
Ge₂Sb₂Te₅薄膜には、厚さ3nmのSiO₂膜が被覆されました。
JCRRAG_002164
物理
背景と研究目的: ガスタービンの高温部の部品には、高温ガス流から部品を保護するために遮熱コーティング(Thermal Barrier Coatings, TBC)が適用されている。TBCは、Ni基合金の基材の上にMCrAlY合金(M = Ni or Co)のボンドコート層を施工し、その上にイットリア安定化ジルコニア(Yttria Stabilized Zirconia, YSZ)を施工したものである。TBCは各種のガスタービンに広く適用されているが、しばしば剥離損傷を起こすことが問題となる。TBCはトップコートとボンドコートの線膨張係数の違いから、ガスタービンの始動停止による加熱冷却サイクルによって内部に熱応力を生じ、損傷を受ける。...
実験者は何μmのトップコート層を施工しましたか。
実験者は80μmのトップコート層を施工しました。
JCRRAG_002165
物理
粉体は固体粒子群集合体の総称である。一般に,物質は気体,液体および固体の三態をとり,常温・常圧下では固体状態を呈する物質が圧倒的に多い。化学便覧には,およそ数千種の代表的な無機および有機物質の物性が一覧表で掲載されている。それによると常温,常圧下で無機物質の約75%,有機物質の約60%が固体である。そこで,人類は太古の昔から,固体を利用するため,あるいは食べ易くするには,「細かい粒子の集合体である粉体にすれば良い」ことを知っていた。したがって,我々の身の回りには粉体が満ち溢れ,食品,医薬品,自然の土や砂あるいは絵の具など,我々の生活や文化はこの粉体が育み,粉体によって支えられていると言っても過言ではない。 昭和30~40年代から我が...
「粉体を征する者、材料を征す」という言葉は、粉体流動挙動のどのような特徴を意味していますか。
「粉体を征する者、材料を征す」という言葉は、粉体流動挙動の御しにくさを意味しています。
JCRRAG_002166
物理
液体Se-Te混合系は温度や組成の変化により、連続的な構造転移を示すことが古くから知られている。転移に伴い密度がメゾスコピックに不均質になることが1980年代には提唱されていたが、永らくその実験的な証拠は得られていなかった。この問題に対して我々は、SPring-8/BL04B2を利用した小角X線散乱測定により、その微小な密度ゆらぎの変化を検知することに初めて成功し、2012年の論文で発表した。ただこの実験には不備な点が一つあった。BL04B2は分光結晶が一枚ふりであるため入射光への高調波の混入を避けらないが、検出器にエネルギー分解能のないイメージングプレートを使用したため、完全な単色X線の散乱スペクトル測定ではなかった。そこで今回、...
SPring-8を用いた液体Se-Te混合系の小角X線散乱により、何が初めて観測されましたか。
転移に伴う微小な密度ゆらぎの変化と、転移領域の中心でその強度が極大となる現象が観測されました。
JCRRAG_002167
物理
従来から日常生活や工業製品用の粉末素材を調製するためには,粉体特性測定,装置設計,最適操作に基づき,総合的に調製プロセスを構築する必要がある.最近はとみに高品質で高機能な高付加価値材料の創製が求められてきている.そのためには,これまでの粉粒体集合体に対する操作工学から,より微視的に粒子を取り扱う微粒子工学的観点が必要であり,その際,微粒子の設計のみならずプロセス化のための現象解析と操作原理の探求が不可欠であり,その結実として材料の性能によりトータルな微粒子プロセス操作が評価できる. ここでは,一例として筆者の研究についてその関連性を考察し,今後の先端微粒子系材料開発への工学的展望としたい. これまでの研究は,粉体素材プロセス開発の観...
最近では、どのような高付加価値材料の創製が求められてきていますか。
高品質で高機能な高付加価値材料の創製が求められてきています。
JCRRAG_002168
物理
防虫網を被覆した施設において,作物生産に好適な環境を維持するためには,防虫網の通気特性を明確にする必要がある。防虫網の通気特性については,森山ら(2008)のように防虫網の風上と風下の風速によって評価した例もあるが,換気設計を行う場合は一般的に圧力損失で評価される(板本ら,2002)。また,Sase and Christianson(1990)は施設の換気窓に防虫網を被覆した場合の換気特性を数値解析により評価しているが,解析に不可欠な防虫網の圧力損失は風洞実験によって求めている。このように,防虫網の通気特性の評価は風洞実験によることが多いが,風洞実験は容易には行えない。防虫網の糸径,間隙の長さ,開口比などの防虫網の諸元から,圧力損失...
本研究で筆者らは、防虫網の開口比から何を推定する回帰式を導きましたか。
筆者らは、開口比から圧力損失係数を推定する回帰式を導きました。
JCRRAG_002169
物理
防虫網を被覆した施設において,作物生産に好適な環境を維持するためには,防虫網の通気特性を明確にする必要がある。防虫網の通気特性については,森山ら(2008)のように防虫網の風上と風下の風速によって評価した例もあるが,換気設計を行う場合は一般的に圧力損失で評価される(板本ら,2002)。また,Sase and Christianson(1990)は施設の換気窓に防虫網を被覆した場合の換気特性を数値解析により評価しているが,解析に不可欠な防虫網の圧力損失は風洞実験によって求めている。このように,防虫網の通気特性の評価は風洞実験によることが多いが,風洞実験は容易には行えない。防虫網の糸径,間隙の長さ,開口比などの防虫網の諸元から,圧力損失...
防虫網の通気特性の評価はどのような実験によることが多いですか。
防虫網の通気特性の評価は風洞実験によることが多いです。
JCRRAG_002170
物理
以下は、佐瀬勘紀・奥島里美・石井雅久・髙倉直・林真紀夫各氏による論文「ヒートポンプ暖房温室における暖房法の比較」(農業施設40巻(2009)3号)からの抜粋である。 【地中伝熱量】 昼間に太陽エネルギーが温室内地面に蓄えられる。それが夜間に放出されるので,もしそれがそのまま顕熱となれば,それだけ暖房負荷が軽減される。昼間の蓄熱が大きければそれだけ夜間の放出量も多くなることが示されている。ノコギリ歯のようにほぼ定期的に地中伝熱量が少なくなっている場合がある。この日はヒートポンプが能力を落として運転しており,地表面付近の気温の変動に呼応していると思われるが,測定した地表0.9mの気温変動はわずかで,明確な相関関係は見つからなかった。...
太陽エネルギーが温室内地面に蓄えられるのはいつですか。
太陽エネルギーが温室内地面に蓄えられるのは昼間です。
JCRRAG_002171
物理
結果および考察: TbM₄,₅吸収端で測定したXASの生データを示す。バックグラウンド処理は行っていない。測定時間はスペクトル1本あたり15分である。X線エネルギーに対してゆるやかに上昇するAu基板からのバックグラウンドの上に、Tbの信号が重畳しているスペクトルが得られた。バックグラウンドに対するTbXAS信号の強度比は、M₅吸収端では14%、M₄吸収端では6%である。この信号とバックグラウンド比は、(a)に示す面直磁場(θ=0°)と(b)のほぼ面内磁場(θ=80°)で大きな差は見られなかった。左右円偏光に対するXASの差で与えられるXMCD信号は、面内磁場の方がやや大きい。信号に対するバックグラウンド強度は大きいが、スペクトルの統...
試料はどのような磁気異方性をもっていますか。
試料は面内の磁気異方性をもっています。
JCRRAG_002172
物理
背景と研究目的: MLCCは内部電極とそれに挟まれた誘電体素子を1ユニットとして、多積層化された材料である。現在,MLCC内の誘電体層及び電極層の厚みはそれぞれ1μm、0.5μm以下が実現されており、更なる薄膜化を目指してメーカーがしのぎを削っている。しかしながら、この薄層化による電極/誘電体界面の構造・電子状態の影響が、誘電特性の向上を妨げる大きな要因となり、一方で誘電体素子の薄膜化や誘電体粒自身の微小化に伴って誘電率が低下することも古くから知られており[1,2]、MLCCチップの小型大容量化が頭打ちになっている現状がある。この現状を打破するためには、1.誘電体厚と内部電極厚、及び2.電極/誘電体界面の構造と電子状態、について、情...
研究の目的は何ですか。
研究の目的は、MLCC実材料における誘電体層の内部(グレイン集合体)の構造と電極/誘電体界面付近の構造についてそれらの空間分布をマッピングし、構造が局所的にどのように変化し、また歪みがどのように入っているかを明らかにすることです。
JCRRAG_002173
物理
背景と研究目的: 一般に、金属を保持したタンパク質の分子内部に見られる「金属結合部位(活性中心)」は、そのタンパク質が生体中で定められた機能を発揮するために最適な幾何学構造をとっていると考えられている。この概念は、1968年に初めてProf. R.J.P. Williamsによって“エンタティック(entatic)”という言葉を用いて提案され[1]、今もなお、酵素や触媒化学等の分野で幅広く引用・支持され続けている。一方、20種類のアミノ酸が数百〜千個繋がったポリペプチド鎖から成るタンパク質では、その独特の折り畳まれ方に応じて、局所的に強固な立体構造を保持する領域や、比較的、変化を起こし易い“柔らかい”部分などを併せ持つ構造的性質を有...
筆者らは試料を、金属イオンを含む緩衝液でどれくらいの期間かつ何度で透析しましたか。
筆者らは試料を4℃で一週間透析しました。
JCRRAG_002174
物理
1980年代中頃にドイツのH.Gleiterらが,低温においてNanophase Ceramicsが大きな塑性変形性を示すことを報告したのをきっかけにして,新材料としてのナノフェーズ材料の研究が盛んとなった.ナノフェーズ材料の生成過程では,焼結の際の粒界形成や粒界滑り,更にクラスターの回転などといった様々な微視的現象が複雑に関わり合ってくると考えられるため,より現実に近い数値解析を目指す立場としては,実験状況と同じ程度の大きさの微粒子を100個以上配置した大規模なシミュレーションを行なえることが望ましい.筆者を含むルイジアナ州立大学並列材料計算研究所のメンバーは,総原子数百万個のナノフェーズSi₃N₄の並列MDシミュレーションを世界...
何が焼結体サンプルの密度比と粒径に大きく依存することがわかりますか。
弾性特性が焼結体サンプルの密度比と粒径に大きく依存することがわかります。
JCRRAG_002175
物理
従来,液相中における微粒子表面間力は主にDLVO理論により説明されてきたが,このDLVO理論は無機電解質溶液中の表面間力にしか適用できない。しかし,実際の液相微粒子分散系では,分散剤・凝集剤として界面活性剤や高分子電解質がしばしば用いられるため,DLVO理論では解釈できない表面間力が観察される。このような表面間力の理解には分子レベルの解析が必要であるため,分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションが有効であると考えられるが,計算機の能力による制約から,その実現は困難である。そこで本研究では,次のような手法の開発を試みた。 (1) 溶媒とイオンや界面活性剤などの溶質に対して詳細な分子モデルを用いた小規模な分子動力学計算...
実際の液相微粒子分散系で、DLVO理論では解釈できない表面間力が観察されるのはなぜですか。
実際の液相微粒子分散系では、界面活性剤や高分子電解質が分散剤・凝集剤としてしばしば用いられるため、DLVO理論では解釈できない表面間力が観察されます。
JCRRAG_002176
物理
固体粒子の流れを数値解析する手法として,離散要素法(DEM:Discrete Element Method)が広く用いられている。DEMは粒子間の接触力をバネとダッシュポットでモデル化して与えるものであるが,流体力や付着力などの付加的な力についても,モデル化して与えさえすれば,容易にそれらを考慮した数値解析手法に拡張できる。また,CFD(Computational Fluid Dynamics)の手法とカップリングさせることで,流動層などの粒子系混相流の数値解析にも拡張されている。 流動層では,造粒やコーティングのプロセスにおいて,液を添加することがある。また,最近になって,数mm程度の粗大粒子からなる流動層に少量の液体を加えること...
数mm程度の粗大粒子からなる流動層に少量の液体を加えることで、何が著しく促進される現象が報告されていますか。
粒子運動が著しく促進される現象が報告されています。
JCRRAG_002177
物理
せん断流中での微粒子の凝集挙動,さらには凝集体自体の力学的特性を理解することは,微粒子製造プロセスや研磨スラリーを用いた研磨プロセス等における最終製品の特性の把握・制御において極めて重要である。例えば,半導体デバイス製造プロセスのキーテクノロジーである化学的機械研磨(CMP)プロセスにおいては,被研磨面のスクラッチといった欠陥の発生が問題視されているが,その発生要因の一つとしてスラリー中の微粒子凝集体の存在が考えられている。従って,研磨粒子のせん断場での凝集状態や圧縮,ずり応力に対する凝集体の変形・分裂挙動といった微粒子凝集体の力学的特性を明らかにすることは,CMPプロセスの高効率化において極めて重要と考えられる。従来より,微粒子凝...
せん断流中での微粒子の凝集挙動や凝集体自体の力学的特性を理解することは、何において極めて重要ですか。
せん断流中での微粒子の凝集挙動や凝集体自体の力学的特性を理解することは、微粒子製造プロセスや研磨スラリーを使用した研磨プロセス等における最終製品の特性の把握・制御において極めて重要です。
JCRRAG_002178
物理
固体粒子の流れを数値解析する手法として,離散要素法(DEM:Discrete Element Method)が広く用いられている。DEMは粒子間の接触力をバネとダッシュポットでモデル化して与えるものであるが,流体力や付着力などの付加的な力についても,モデル化して与えさえすれば,容易にそれらを考慮した数値解析手法に拡張できる。また,CFD(Computational Fluid Dynamics)の手法とカップリングさせることで,流動層などの粒子系混相流の数値解析にも拡張されている。 流動層では,造粒やコーティングのプロセスにおいて,液を添加することがある。また,最近になって,数mm程度の粗大粒子からなる流動層に少量の液体を加えること...
流動層内の粒子流動のメカニズムの解明には、何が有力なツールとなり得ますか。
DEM-CFDシミュレーションが有力なツールとなり得ます。
JCRRAG_002179
物理
せん断流中での微粒子の凝集挙動,さらには凝集体自体の力学的特性を理解することは,微粒子製造プロセスや研磨スラリーを用いた研磨プロセス等における最終製品の特性の把握・制御において極めて重要である。例えば,半導体デバイス製造プロセスのキーテクノロジーである化学的機械研磨(CMP)プロセスにおいては,被研磨面のスクラッチといった欠陥の発生が問題視されているが,その発生要因の一つとしてスラリー中の微粒子凝集体の存在が考えられている。従って,研磨粒子のせん断場での凝集状態や圧縮,ずり応力に対する凝集体の変形・分裂挙動といった微粒子凝集体の力学的特性を明らかにすることは,CMPプロセスの高効率化において極めて重要と考えられる。従来より,微粒子凝...
せん断場で形成された凝集体自体の、何に関する研究がほとんど行われていないのでしょうか。
力学的特性に関する研究がほとんど行われていません。
JCRRAG_002180
物理
本研究では,微粒子凝集体1個の力学的特性を測定するためにマイクロ圧縮試験装置を製作し,ポリスチレン微粒子凝集体を対象とした圧縮試験を試みた。結果として,ポリスチレン微粒子凝集体の圧縮力-変位曲線を示すとともに,破壊強度に及ぼす凝集体サイズの影響を明らかにした。しかし,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性を定量的に議論するのに十分なデータを獲得できたとは言い難い。そこで筆者は,今後以下のような課題を課し,研究を進めて行きたいと考えている。 1) マイクロ圧縮試験装置により,ポリスチレン微粒子凝集体の力学的特性(圧縮力-変位,ひずみ曲線,破壊強度の測定)に及ぼす調整条件(一次粒子サイズ,スラリー組成,せん断速度,凝集剤添加等)の影響を更...
筆者は、なぜ微粒子凝集体の圧縮変形過程の数理モデル化を行いたいと考えていますか。
筆者は、1)の構造と力学的特性の相関をより詳細に検討するために(実験では観察できない部分を補うために)、微粒子凝集体の圧縮変形過程の数理モデル化を行いたいと考えています。
JCRRAG_002181
物理
固体粒子の流れを数値解析する手法として,離散要素法(DEM:Discrete Element Method)が広く用いられている。DEMは粒子間の接触力をバネとダッシュポットでモデル化して与えるものであるが,流体力や付着力などの付加的な力についても,モデル化して与えさえすれば,容易にそれらを考慮した数値解析手法に拡張できる。また,CFD(Computational Fluid Dynamics)の手法とカップリングさせることで,流動層などの粒子系混相流の数値解析にも拡張されている。 流動層では,造粒やコーティングのプロセスにおいて,液を添加することがある。また,最近になって,数mm程度の粗大粒子からなる流動層に少量の液体を加えること...
すでに考案されている、DEMに液架橋の影響を考慮したモデルは、どのような状態の液を扱ったものが多いですか。
粒子層内に均一分散させられた、定常状態の液を扱ったものが多いです。
JCRRAG_002182
物理
従来,液相中における微粒子表面間力は主にDLVO理論により説明されてきたが,このDLVO理論は無機電解質溶液中の表面間力にしか適用できない。しかし,実際の液相微粒子分散系では,分散剤・凝集剤として界面活性剤や高分子電解質がしばしば用いられるため,DLVO理論では解釈できない表面間力が観察される。このような表面間力の理解には分子レベルの解析が必要であるため,分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションが有効であると考えられるが,計算機の能力による制約から,その実現は困難である。そこで本研究では,次のような手法の開発を試みた。 (1) 溶媒とイオンや界面活性剤などの溶質に対して詳細な分子モデルを用いた小規模な分子動力学計算...
DLVO理論は何にしか適用できないですか。
DLVO理論は無機電解質溶液中の表面間力にしか適用できません。
JCRRAG_002183
物理
固体粒子の流れを数値解析する手法として,離散要素法(DEM:Discrete Element Method)が広く用いられている。DEMは粒子間の接触力をバネとダッシュポットでモデル化して与えるものであるが,流体力や付着力などの付加的な力についても,モデル化して与えさえすれば,容易にそれらを考慮した数値解析手法に拡張できる。また,CFD(Computational Fluid Dynamics)の手法とカップリングさせることで,流動層などの粒子系混相流の数値解析にも拡張されている。 流動層では,造粒やコーティングのプロセスにおいて,液を添加することがある。また,最近になって,数mm程度の粗大粒子からなる流動層に少量の液体を加えること...
固体粒子の流れを数値解析する手法として、何が広く用いられていますか。
離散要素法(DEM:Discrete Element Method)が用いられています。
JCRRAG_002184
物理
構造性流体中の表面間力計算を行うためには,それに先立ち,その流体自体を適切に表現できなければいけない。そこで,筆者はまず大規模な界面活性剤水溶液のシミュレーションの実現を試みた。その結果,界面活性剤が集合体を形成する様子や,集合体が分裂する様子が観察された。また,筆者が水中における界面活性剤ミセルのシミュレーションを行った結果,実験で示されるようなミセル内部の流動性を表現できることが示された。このミセルの内部構造は,水分子まで含んだ通常の分子動力学法により,膨大な計算時間を費やして得られた結果とも良好に一致した。さらに,陰溶媒モデルにより,電解質によるミセルの安定化を表現できることも確認された。以上のように,本研究の手法により界面活...
筆者が大規模な界面活性剤水溶液のシミュレーションを試みた結果、何が観察されましたか。
界面活性剤が集合体を形成する様子や、集合体が分裂する様子が観察されました。
JCRRAG_002185
物理
構造性流体中の表面間力計算を行うためには,それに先立ち,その流体自体を適切に表現できなければいけない。そこで,筆者はまず大規模な界面活性剤水溶液のシミュレーションの実現を試みた。その結果,界面活性剤が集合体を形成する様子や,集合体が分裂する様子が観察された。また,筆者が水中における界面活性剤ミセルのシミュレーションを行った結果,実験で示されるようなミセル内部の流動性を表現できることが示された。このミセルの内部構造は,水分子まで含んだ通常の分子動力学法により,膨大な計算時間を費やして得られた結果とも良好に一致した。さらに,陰溶媒モデルにより,電解質によるミセルの安定化を表現できることも確認された。以上のように,本研究の手法により界面活...
筆者が水中における界面活性剤ミセルのシミュレーションを行った結果、何が示されましたか。
実験で示されるようなミセル内部の流動性を表現できることが示されました。
JCRRAG_002186
物理
固気流動層は,密度や粘度など液体と類似した性質を持つことが一般的に知られている。固気流動層に物体を投入すると,固気流動層の見掛け密度よりも密度の小さい物体は浮揚し,逆に密度の大きい物体は沈降するため乾式で比重分離が可能である。比重分離の方法として,比重調整した液体を用いる湿式法が存在するが,1)廃液処理が必要,2)装置からの液漏れ,3)分離後の乾燥工程が必要,4)比重調整剤のコスト高といった問題が生じるため,上述の乾式法が注目を集めている。しかし,分離媒体として粒子を用いているため,粒子群の流動化状態は空気の相対湿度の影響を大きく受け,特に高湿度下においては粒子表面への水の付着により粒子同士が凝集し,良好な流動化状態を保つことができ...
固気流動層に物体が投入されると、固気流動層の見掛け密度よりも密度の小さい物体はどうなりますか。
固気流動層の見掛け密度よりも密度の小さい物体は浮揚します。
JCRRAG_002187
物理
固気流動層は,密度や粘度など液体と類似した性質を持つことが一般的に知られている。固気流動層に物体を投入すると,固気流動層の見掛け密度よりも密度の小さい物体は浮揚し,逆に密度の大きい物体は沈降するため乾式で比重分離が可能である。比重分離の方法として,比重調整した液体を用いる湿式法が存在するが,1)廃液処理が必要,2)装置からの液漏れ,3)分離後の乾燥工程が必要,4)比重調整剤のコスト高といった問題が生じるため,上述の乾式法が注目を集めている。しかし,分離媒体として粒子を用いているため,粒子群の流動化状態は空気の相対湿度の影響を大きく受け,特に高湿度下においては粒子表面への水の付着により粒子同士が凝集し,良好な流動化状態を保つことができ...
湿式法の問題は何ですか。
湿式法は、廃液処理と分離後の乾燥工程が必要であることと、装置から液漏れすることと、比重調整剤のコストが高いことが問題です。
JCRRAG_002188
物理
固気流動層は,密度や粘度など液体と類似した性質を持つことが一般的に知られている。固気流動層に物体を投入すると,固気流動層の見掛け密度よりも密度の小さい物体は浮揚し,逆に密度の大きい物体は沈降するため乾式で比重分離が可能である。比重分離の方法として,比重調整した液体を用いる湿式法が存在するが,1)廃液処理が必要,2)装置からの液漏れ,3)分離後の乾燥工程が必要,4)比重調整剤のコスト高といった問題が生じるため,上述の乾式法が注目を集めている。しかし,分離媒体として粒子を用いているため,粒子群の流動化状態は空気の相対湿度の影響を大きく受け,特に高湿度下においては粒子表面への水の付着により粒子同士が凝集し,良好な流動化状態を保つことができ...
筆者は本研究で何について検討していますか。
筆者は、分離媒体として用いる粒子表面の濡れ特性(親水性と疎水性)の違いが相対湿度変化にどのような影響を与えるのかについて検討しています。
JCRRAG_002189
物理
本研究では,粒子表面の濡れ特性の異なる3種類の粒子を用いて,相対湿度変化が流動化状態及び物体浮沈に与える影響について検討し,疎水性の高い粒子を用いることで,高湿度下においても粒子群の流動性が悪化することなく,密度差通りの浮沈が行なわれることが明らかとなった。これまで本研究室では,僅かな密度差の物体や形状の異なる物体など様々な物体の乾式比重分離を試み,高精度の分離に成功した。しかし,それらは低湿度下において行ったものである。従って,時期により相対湿度が大きく変化する地域で乾式比重分離を行なう場合,相対湿度を制御する装置が必要となる。実用化を考える上で分離精度だけでなくコスト面も重要視されることから,それらを必要としない疎水性粒子を用い...
本研究で明らかになったことは何ですか。
疎水性の高い粒子を用いることで、高湿度下においても粒子群の流動性が悪化することなく、密度差通りの浮沈が行なわれることが明らかになりました。
JCRRAG_002190
物理
本研究では,粒子表面の濡れ特性の異なる3種類の粒子を用いて,相対湿度変化が流動化状態及び物体浮沈に与える影響について検討し,疎水性の高い粒子を用いることで,高湿度下においても粒子群の流動性が悪化することなく,密度差通りの浮沈が行なわれることが明らかとなった。これまで本研究室では,僅かな密度差の物体や形状の異なる物体など様々な物体の乾式比重分離を試み,高精度の分離に成功した。しかし,それらは低湿度下において行ったものである。従って,時期により相対湿度が大きく変化する地域で乾式比重分離を行なう場合,相対湿度を制御する装置が必要となる。実用化を考える上で分離精度だけでなくコスト面も重要視されることから,それらを必要としない疎水性粒子を用い...
時期により相対湿度が大きく変化する地域で乾式比重分離を行なう場合、何が必要ですか。
相対湿度を制御する装置が必要です。
JCRRAG_002191
物理
半導体加工技術の進歩がこのまま継続するならば,10年以内に電子デバイスの基本構造は10ナノメータ程度にまで微細化が進むと言われている.また,ナノメーターの粒径をもつセラミックス焼結体が示す特異な性質を利用して,新しい構造材料を設計しようとする研究が盛んに行われている.それらナノ構造物質には,結晶格子定数の数倍から数十倍程度におよぶ周期の非一様性があり,応用上重要となるマクロな物理量を理論解析から引き出すためには,数百万個から数十憶個の原子一つ一つを真正面から取り扱えることが望ましい. 一方,近年の計算科学技術の進歩は目覚ましく,計算機性能,特に安価なPCをベースにした並列計算機が普及し,そのような計算資源に適応する科学計算コードの並...
半導体加工技術の進歩がこのまま継続すると、何が進むと言われていますか。
10年以内に10ナノメータ程度までの電子デバイスの基本構造の微細化が進むと言われています。
JCRRAG_002192
物理
筆者らは,高分子の球形粒子を1個ずつ金属板に衝突させて,一回の衝突(接触)で移動する電荷量を測定する実験を行ってきた。空気銃で打ち出された粒子は二重円筒型ファラデーケージを通過して金属板に衝突する。衝突前の粒子が持っている電荷は二重円筒型ファラデーケージから得られる波形の高さから計算できる。衝突直前の速度はこの波形の幅で計算される。また,衝突で粒子が新たに得る電荷量は分離後に金属板に残された電荷の逆符号としてエレクトロメータで観測される。 衝突帯電量は,粒子の初期帯電量に対して直線的に依存している。この結果は,前述の "high density limit" とするモデル,あるいはコンデンサーモデルと大変相性がよい。つまり,接触時と...
高分子の球形粒子を1個ずつ金属板に衝突させて、1回の衝突(接触)で移動する電荷量を測定する実験では、衝突前の粒子が持っている電荷は何から計算できますか。
衝突前の粒子が持っている電荷は、二重円筒型ファラデーケージから得られる波形の高さから計算できます。
JCRRAG_002193
物理
従来,液相中における微粒子表面間力は主にDLVO理論により説明されてきたが,このDLVO理論は無機電解質溶液中の表面間力にしか適用できない。しかし,実際の液相微粒子分散系では,分散剤・凝集剤として界面活性剤や高分子電解質がしばしば用いられるため,DLVO理論では解釈できない表面間力が観察される。このような表面間力の理解には分子レベルの解析が必要であるため,分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションが有効であると考えられるが,計算機の能力による制約から,その実現は困難である。そこで本研究では,次のような手法の開発を試みた。 (1) 溶媒とイオンや界面活性剤などの溶質に対して詳細な分子モデルを用いた小規模な分子動力学計算...
分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションが実現困難なのはなぜですか。
分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションは、計算機の能力による制約のため、実現が困難です。
JCRRAG_002194
物理
従来,液相中における微粒子表面間力は主にDLVO理論により説明されてきたが,このDLVO理論は無機電解質溶液中の表面間力にしか適用できない。しかし,実際の液相微粒子分散系では,分散剤・凝集剤として界面活性剤や高分子電解質がしばしば用いられるため,DLVO理論では解釈できない表面間力が観察される。このような表面間力の理解には分子レベルの解析が必要であるため,分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションが有効であると考えられるが,計算機の能力による制約から,その実現は困難である。そこで本研究では,次のような手法の開発を試みた。 (1) 溶媒とイオンや界面活性剤などの溶質に対して詳細な分子モデルを用いた小規模な分子動力学計算...
DLVO理論では解釈できない面間力の理解には分子レベルの解析が必要であるため、何に基づく計算機シミュレーションが有効であると考えられますか。
分子動力学法やモンテカルロ法に基づく計算機シミュレーションが有効であると考えられます。
JCRRAG_002195
物理
 成長速度の比較的早い0.27と0.20ML/sの成長条件では、実験結果と計算結果は一致し、一つの偏析係数で表現することが可能であった。ここで使用した偏析係数Rはそれぞれ0.82と0.84であり、成長速度が遅いほうが、Rが大きい傾向であった。これらの値は、先行研究と同程度の値である[2,3]。  一方、成長速度の遅い0.10ML/sでは、一つの偏析係数での再現は不可能であった。膜厚が薄い領域(膜厚37ML)では大きな偏析係数(R=0.92)を使用しないと実験結果と一致しないが、そのままの値では膜厚増加に伴う変化と一致せず、70ML以上の膜厚では、より小さい偏析係数(R=0.87)での計算結果と一致した。この結果は、特に成長速度が遅い...
実験結果と計算結果が一致し、1つの偏析係数で表現することが可能であった成長速度の比較的早い成長条件は、何ML/sと何ML/sですか?
実験結果と計算結果が一致し、1つの偏析係数で表現することが可能であった成長速度の比較的早い成長条件は、0.27ML/sと0.20ML/sです。
JCRRAG_002196
物理
 硫化ニッケルのα-βの相転移温度が化学組成(硫黄成分の含有量)の違いで異なることはNi-S状態図の解析だけでなく実験結果からも示された.DTAの測定は窒素雰囲気中で約50個のサンプルに対して行われた.  α相の硫化ニッケルが5°C/minの加熱によって177°C付近でβ相転移(発熱反応)した後に,270°C付近と396°C付近でα相に相転移する現象(吸熱反応)が確認された.このことはそれぞれNi₁₋ₓSとNi₇S₆のβ相からα相への相転移を示すと考えられる.彼らは上記の相転移の現象を考慮してオフライン・ヒートソーク試験の加熱温度の上限を260°Cと提案し,さらにヒートソーク炉内での保持温度を240±20°Cとして設定した.  これ...
何が5°C/minの加熱によって177°C付近でβ相転移(発熱反応)しましたか?
α相の硫化ニッケルが5°C/minの加熱によって177°C付近でβ相転移(発熱反応)しました。
JCRRAG_002197
物理
溶鋼の凝固過程における二次介在物の生成は、ミクロ偏析がきっかけとなり生じる。ミクロ偏析の進行は液相線温度を低下させるため、凝固界面温度の低下をもたらし、その結果、介在物の溶解度(積)が低下する。これに加え、ミクロ偏析の進行に伴い液相中の溶質濃度が増大するため、介在物の溶解度を超えた場合に、ある確率で介在物の核生成を生じる。このように二次介在物の生成は、そのきっかけこそ明白であるものの、種々の複合的な要因の結果生じる複雑な現象と言える。凝固後の組織における二次介在物の分散制御は、鋼材の特性を大きく左右する重要な課題であるため、凝固後の組織における介在物のサイズおよび分散状態から、その生成挙動が検討されてきた。しかし、凝固後の介在物の分...
溶鋼の凝固過程における二次介在物の生成は、何がきっかけとなり生じますか?
溶鋼の凝固過程における二次介在物の生成は、ミクロ偏析がきっかけとなり生じます。
JCRRAG_002198
物理
溶鋼の凝固過程における二次介在物の生成は、ミクロ偏析がきっかけとなり生じる。ミクロ偏析の進行は液相線温度を低下させるため、凝固界面温度の低下をもたらし、その結果、介在物の溶解度(積)が低下する。これに加え、ミクロ偏析の進行に伴い液相中の溶質濃度が増大するため、介在物の溶解度を超えた場合に、ある確率で介在物の核生成を生じる。このように二次介在物の生成は、そのきっかけこそ明白であるものの、種々の複合的な要因の結果生じる複雑な現象と言える。凝固後の組織における二次介在物の分散制御は、鋼材の特性を大きく左右する重要な課題であるため、凝固後の組織における介在物のサイズおよび分散状態から、その生成挙動が検討されてきた。しかし、凝固後の介在物の分...
ミクロ偏析の進行は何をもたらしますか?
ミクロ偏析の進行は液相線温度を低下させるため、凝固界面温度の低下をもたらします。
JCRRAG_002199
物理
 硫化ニッケルのα-βの相転移温度が化学組成(硫黄成分の含有量)の違いで異なることはNi-S状態図の解析だけでなく実験結果からも示された.DTAの測定は窒素雰囲気中で約50個のサンプルに対して行われた.  α相の硫化ニッケルが5°C/minの加熱によって177°C付近でβ相転移(発熱反応)した後に,270°C付近と396°C付近でα相に相転移する現象(吸熱反応)が確認された.このことはそれぞれNi₁₋ₓSとNi₇S₆のβ相からα相への相転移を示すと考えられる.彼らは上記の相転移の現象を考慮してオフライン・ヒートソーク試験の加熱温度の上限を260°Cと提案し,さらにヒートソーク炉内での保持温度を240±20°Cとして設定した.  これ...
オフライン・ヒートソーク試験の加熱温度の上限は何℃で提案されましたか?
オフライン・ヒートソーク試験の加熱温度の上限は、260℃で提案されました。
JCRRAG_002200
物理
 硫化ニッケルのα-βの相転移温度が化学組成(硫黄成分の含有量)の違いで異なることはNi-S状態図の解析だけでなく実験結果からも示された.DTAの測定は窒素雰囲気中で約50個のサンプルに対して行われた.  α相の硫化ニッケルが5°C/minの加熱によって177°C付近でβ相転移(発熱反応)した後に,270°C付近と396°C付近でα相に相転移する現象(吸熱反応)が確認された.このことはそれぞれNi₁₋ₓSとNi₇S₆のβ相からα相への相転移を示すと考えられる.彼らは上記の相転移の現象を考慮してオフライン・ヒートソーク試験の加熱温度の上限を260°Cと提案し,さらにヒートソーク炉内での保持温度を240±20°Cとして設定した.  これ...
硫化ニッケルのα-βの相転移温度は化学組成の違いで異なりますか?
はい、硫化ニッケルのα-βの相転移温度は化学組成(硫黄成分の含有量)の違いで異なります。