大象传媒

　空间に浮上、合体させた2つの液滴内の流れと流体分布の両方を、蛍光発光粒子を用いて可视化する计测技术を开発しました。これにより、各液滴内部の流体の移动を计测したところ、液滴が合体する际の表面振动によって引き起こされる内部流动が、流体の混合を促进させることが明らかになりました。

　一般に、液体を扱う际は、容器に入れなくてはなりません。しかし、超音波を用いると、直径数尘尘の液体（液滴）を复数个、空间に浮かせて、容器の影响を受けずにこれらを混ぜることができる超小型试験环境「尝补产-辞苍-补-诲谤辞辫」が得られます。本研究では、この尝补产-辞苍-补-诲谤辞辫において、小さくて简単には混ざらない2つの液滴を合体させる（混ぜる）技术、および、それらの混ざり具合を测る方法（选択的カラーイメージング法）を开発しました。

　混ぜる技术としては、7×7の超音波振动子から、位相をずらして超音波を照射することで、任意の场所に液滴が浮游可能なポイント（焦点）を作り出す、超音波フェーズドアレイを用いています。これにより、同一种类の液滴２つを同时に浮かせて、これらを衝突、合体させることに成功しました。

　混ざり具合を测るためには、それぞれの液滴を构成する流体の动きを判别する必要があります。ここでは、赤と緑の蛍光発光粒子を採用しました。一方の液滴には紫外光を照射すると赤く蛍光する粒子を、もう一方の液滴には緑に蛍光する粒子を入れて、液滴が合体した际の各蛍光粒子の动きを高速度カメラを用いて、それらの混ざり具合を详细に撮影しました。合体の际に生じた界面振动による流体の混ざり具合と、分子拡散による混ざり具合の违いを、混合に要する时间スケールに基づいて分析したところ、界面振动による混合が支配的であることが明らかになりました。本研究成果は、尝补产-辞苍-补-诲谤辞辫デバイスの応用とさらなる発展に寄与するものです。

笔顿贵资料

プレスリリース

研究代表者

筑波大学システム情报系


本田 恒太（システム情報工学研究群構造エネルギー工学学位プログラム）

工学院大学工学部机械工学科
長谷川 浩司　准教授

掲载论文

【题名】

Coalescence and mixing dynamics of droplets in acoustic levitation by selective colour imaging and measurement.
（音响浮游における液滴の合体?混合ダイナミクスの选択的カラーイメージングと计测）

【掲载誌】

Scientific Reports

【顿翱滨】

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