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ナノ粒子分散液における対称/非対称な太陽駆動蒸発過程

North China Electric Power Universityの研究グループが ナノ粒子分散液における対称/非対称な太陽駆動蒸発過程を調査しました。

本研究成果は、Langmuir (2020)に掲載されています。


この記事は下記論文の紹介記事です。

論文:

Yan, Xin, et al. "Multiscale characteristic in symmetric/asymmetric solar driven nanofluid droplet evaporation." Langmuir (2020).

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.langmuir.9b03122


ナノ粒子のプラズモン加熱によって駆動される、固着液滴蒸発は、液滴の時間空間熱源分布と流れ/温度場の間の結合メカニズムに課題を提示します。


同研究グループは対称/非対称の太陽駆動液滴蒸発を調査しました。


IRカメラを用いて補正後のミクロンスケールにおける液滴表面温度をキャプチャしています。

光学3Dプロファイラーは、ナノスケールでナノ粒子の堆積を定量化しています。


液滴表面温度が非単調な変動傾向を示すことを示します。

測定に基づいて、液滴を接触線領域CLRとバルクボリューム領域BVRに分離することができます。

CLRの体積は、液滴の体積よりも2〜3倍小さくなります。

CLRでは温度勾配が大きくなりますが、BVRでは平坦な温度が存在します。

BVRの放射状の流れはナノ粒子を液滴本体から接触線に輸送しますが、CLRのマランゴニの流れはそこでナノ粒子を安定化します。光エネルギーもその波長帯域に基づいて分離されます。

CLRは可視エネルギー吸収を支配しますが、BVRの寄与は弱いことがわかります。

トップライトの加熱により、周囲に沿って対称温度とコーヒーリングプロファイルが生じます。

ただし、側面からの加熱は、夜間よりも晴れた側でより高い温度とより多くのナノ粒子の堆積をもたらします。


上記の知見は、初期液滴量と入射照射フラックスが親水性壁で変化する場合に有効です。

親水性壁と疎水性壁は、それぞれ一定の接触直径と「スティックスリップ」の蒸発モードを維持します。


本研究により、マルチスケールの観点からの光誘起液滴蒸発の理解を高めることが可能です。


#ナノ粒子 #太陽 #蒸発

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