担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

While partial wetting at nano-/microstructured surfaces can be described using the intermediate wetting state between the Cassie-Baxter and Wenzel states, the limitations of the partial wetting model remain unclear. In this study, we performed surface free energy analysis at a microstructured Si-water interface from both theoretical and experimental viewpoints. We experimentally measured the water contact angle on microstructured Si surfaces with square holes and compared the measured values with theoretical predictions. Furthermore, the surface free energy was analyzed using the effective wetting area estimated from the measured contact angle and electrochemical impedance spectroscopy results. We verified the validity of the partial wetting model for fabricated Si surfaces with a hole aperture a less than 230 μm and a hole height h of 12 μm, and for a < 400 μm, h = 40 μm. The model was found to be applicable to microstructured Si surfaces with a/h < 10.

DOI： 10.1039/D2SM01406H

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85147283960&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Kyutacar

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

In a vacuum nanogap, phonon heat transfer can be induced by quasi-Casimir coupling in the absence of electromagnetic fields. However, it is unknown whether phonons can be transmitted across a nanogap via solid-like liquid layers adsorbed on solid surfaces. Here, we elucidate that phonon transmission across a nanogap can be induced by quasi-Casimir coupling via adsorbed liquid layers using classical nonequilibrium molecular dynamics simulation. We modulated the gap distance to verify the existence of quasi-Casimir coupling between interfacial solid-liquid or liquid-liquid layers. Thermal resonance can be induced between two liquid layers by quasi-Casimir coupling, agitating the co-occurrence of thermal resonance between interfacial solid layers, while a liquid monolayer disturbs the resonance. The thermal resonance between liquid layers results in a larger heat flux and thermal gap conductance compared with those in the vacuum gap case, while the liquid layer limits the acoustic phonon transmission in the interfacial solid layers. The fundamental understanding of quasi-Casimir heat transfer at the solid-liquid interface could pave the way for future nanoscale energy transport and thermal management.

DOI： 10.1039/D2CP01094A

Kyutacar

Scopus

CiNii Research

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85131421312&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Temperature rise and film thickness reduction are the most important factors in elastohydrodynamic lubrication (EHL). In the EHL contact area, interfacial resistances (velocity/thermal slips) induced by the molecular interaction between lubricant and solid become significant due to the large surface/volume ratio. Although the velocity slip has been investigated extensively, less attention has been paid on the thermal slip in the EHL regime. In this study, numerical simulations were conducted by applying three cases of boundary slips to surfaces under sliding/rolling contacts moving in the same direction for the Newtonian thermal EHL. We found that the coupled velocity/thermal slips lead the most significant temperature rise and film thickness reduction among the three cases. The velocity slip results in a lower temperature in the lubricant and solids, whereas the thermal slip causes a temperature rise in the entire contact area in the lubricant as the film thickness decreases simultaneously. Furthermore, the effect of thermal slip on lubrication is more dominant than that of velocity slip, which increases the entrainment velocity or slide-roll ratio.

DOI： 10.1115/1.4053180

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://doi.org/10.1115/1.4053180

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

In vacuum, thermal energy is transported by photons (thermal radiation) but not phonons. Recent studies, however, indicated that phonon heat transfer across a vacuum gap is mediated by the quantum fluctuation of electromagnetic fields. Specifically, in the heat exchange between two objects separated by a nanoscale vacuum gap, phonons carry thermal energy more efficiently than photons. However, it remains unclear if phonons can propagate without electromagnetic fields. Here, we demonstrate that phonon transmission across a sub-nanometer vacuum gap can be induced by quasi-Casimir force subjected to the Lennard–Jones atoms using classical molecular dynamics simulation. The net heat flux across the vacuum gap increases exponentially as the gap distance decreases, owing to acoustic phonon transmission. The local heat flux, evaluated using the Irving–Kirkwood method, increases singularly at the interfacial layers, while that at the inner layers agrees well with the net heat flux. These findings provide evidence of the strong thermal resonance induced by quasi-Casimir coupling between the interfacial layers. Thus, we conclude that the quasi-Casimir coupling induced by intermolecular interaction is a heat transfer mode for phonon heat transfer across a vacuum gap in nanoscale.

DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121431

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85106567830&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Hypotheses: The effective wetting area, a parameter somewhat different from the apparent contact area at solid–liquid interfaces, plays a significant role in surface wettability. However, determination of the effective wetting area for hydrophobic surfaces remains an open question. In the present study, we developed an electrochemical impedance method to evaluate the effective wetting area at a hydrophobic solid–liquid interface. Experiments: Patterned Si surfaces were prepared using the anisotropic wet etching method, and the water contact angle and electrochemical impedance were measured experimentally. The effective wetting area at the solid–liquid interface was examined based on the wettability and impedance results. Findings: The electrochemical impedance for the patterned Si surfaces increased with increasing surface hydrophobicity, whereas the effective wetting area decreased. The intermediate wetting state (i.e. partial wetting model) was confirmed at the patterned Si surfaces, and the effective wetting area was theoretically estimated. The effective wetting area predicted from the electrochemical impedance agreed well with that predicted from the partial wetting model, thereby demonstrating the validity of the electrochemical impedance method for evaluating the effective wetting area at the hydrophobic solid–liquid interface.

DOI： 10.1016/j.jcis.2021.01.056

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://doi.org/10.1016/j.jcis.2021.01.056

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

In elastohydrodynamic lubrication (EHL) contact, the film thickness strongly depends on boundary slips, including velocity slip and thermal slip at the solid–lubricant interface. In the EHL studies published thus far, velocity slip at the solid–lubricant interface has been investigated individually without considering thermal slip. In this study, the effects of both types of boundary slip on film thickness were investigated simultaneously in rolling/sliding contact. Numerical simulations were conducted based on the modified Reynolds equation and energy equation by considering boundary slips on the sliding surface. The results indicate that the velocity slip causes a reduction in film thickness under pure rolling contact, while a shifted surface dimple is formed along the sliding direction due to both velocity slip and thermal slip under zero entrainment velocity (ZEV) contact.

DOI： 10.1016/j.triboint.2020.106801

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106801

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

A general partial wetting model to describe an intermediate wetting state is proposed in this study to explain the deviations between the experimental results and classical theoretical wetting models for hydrophobic surfaces. We derived a theoretical partial wetting model for the static intermediate wetting state based on the thermodynamic energy minimization method. The contact angle based on the partial wetting model is a function of structural parameters and effective wetting ratio f, which agrees with the classical Wenzel and Cassie-Baxter models at f = 1 and 0, respectively. Si samples including porous surfaces, patterned surfaces and hierarchical nano/microstructured surfaces were prepared experimentally, having the same chemical composition but different physical morphology. We found that the experimental water contact angles deviate significantly from the classical Wenzel and Cassie-Baxter models but show good agreement with the proposed partial wetting model.

DOI： 10.1039/C9SM02513H

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://doi.org/10.1039/C9SM02513H

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Wettability on nano/microstructured surfaces is gaining remarkable interest for a wide range of applications; however, little is known about the effective wetting area of the solid-liquid interface. In this study, the effect of wettability on electrochemical impedance was experimentally investigated to obtain a better understanding of the effective wetting area. We demonstrate that the water contact angle decreases significantly at hydrophilic surfaces with denser nano/microstructures. Based on the analysis of equivalent electrical circuits, we found that the electrochemical impedance decreases with reducing the water contact angle, showing a dependence on the effective wetting area, i.e., the real solid-liquid contact area. Also, the charge transfer resistance at low frequency was found to be the dominant parameter to estimate the effective wetting area at the solid-liquid interface.

DOI： 10.1021/acs.langmuir.9b03349

Kyutacar

Scopus

CiNii Research

その他リンク： https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.langmuir.9b03349

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Optimizing the groove size of flat micro heat pipes is crucial for improving their thermal performance. In this study, we developed a grooved converging microchannel array for use in a flat micro heat pipe to enhance the capillary force. A simplified theoretical analysis was used to optimize the groove size for given operating conditions of converging microchannels and straight microchannels. The evaporation section of the grooved microchannel was hydrophilic and had a smaller hydraulic diameter than the hydrophobic condensation section. The smaller diameter of the evaporation section enabled the condensed working fluid to be effectively drawn back to the same section. Experiments were performed to measure the thermal performance of the micro heat pipes under the analyzed operating conditions. Compared to a heat pipe with a straight microchannel, and a heat pipe with an unoptimized converging microchannel, the micro heat pipe with the optimized converging microchannel was confirmed to yield a higher thermal performance. Capillary-driven flow experiments at room temperature and atmospheric pressure were also used to investigate the capillary forces of the different microchannels. The optimized converging microchannel was once again observed to generate the largest capillary force.

DOI： 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2018.01.131

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85041475681&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Rapid advances in microelectromechanical systems have stimulated the development of compact devices, which require effective cooling technologies (e.g., microchannel cooling). However, the inconsistencies between experimental and classical theoretical predictions for the liquid flow in microchannel remain unclarified. Given the larger surface/volume ratio of microchannel, the surface effects increase as channel scale decreases. Here we show the scale effect of the boundary condition at the solid-liquid interface on single-phase convective heat transfer characteristics in microchannels. We demonstrate that the deviation from classical theory with a reduction in hydraulic diameters is due to the breakdown of the continuum solid-liquid boundary condition. The forced convective heat transfer characteristics of single-phase laminar flow in a parallel-plate microchannel are investigated. Using the theoretical Poiseuille and Nusselt numbers derived under the slip boundary condition at the solid-liquid interface, we estimate the slip length and thermal slip length at the interface.

DOI： 10.1038/srep43125

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://www.nature.com/articles/srep43125

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

The structure and thermodynamic properties of the liquid-vapor interface are of fundamental interest for numerous technological implications. For simple molecules, e.g., argon and water, the molecular condensation/evaporation behavior depends strongly on their translational motion and the system temperature. Existing molecular dynamics (MD) results are consistent with the theoretical predictions based on the assumption that the liquid and vapor states in the vicinity of the liquid-vapor interface are isotropic. Additionally, similar molecular condensation/evaporation characteristics have been found for long-chain molecules, e.g., dodecane. It is unclear, however, whether the isotropic assumption is valid and whether the molecular orientation or the chain length of the molecules affects the condensation/evaporation behavior at the liquid-vapor interface. In this study, MD simulations were performed to study the molecular condensation/evaporation behavior of the straight-chain alkanes, i.e., butane, octane, and dodecane, at the liquid-vapor interface, and the effects of the molecular orientation and chain length were investigated in equilibrium systems. The results showed that the condensation/evaporation behavior of chain molecules primarily depends on the molecular translational energy and the surface temperature and is independent of the molecular chain length. Furthermore, the orientation at the liquid-vapor interface was disordered when the surface temperature was sufficiently higher than the triple point and had no significant effect on the molecular condensation/evaporation behavior. The validity of the isotropic assumption was confirmed, and we conclude that the condensation/evaporation coefficients can be predicted by the liquid-to-vapor translational length ratio, even for chain molecules.

DOI： 10.1063/1.4923261

Kyutacar

Scopus

その他リンク： http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jcp/143/1/10.1063/1.4923261

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： 10.1016/j.applthermaleng.2014.07.006

Kyutacar

Scopus

その他リンク： https://www.journals.elsevier.com/applied-thermal-engineering

担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Rapid freezing is utilized for cell preservation without the application of cryoprotectants to rapidly freeze water-containing specimens such as living organisms, foods, and paints. Prior studies have predominantly focused on the freezing behavior of micrometer-to-millimeter-sized droplets on cold surfaces, examining variables such as droplet shape and freezing time. However, the freezing dynamics of nanometer-sized droplets on cold surfaces remain unexplored. In this study, we employed molecular dynamics (MD) simulations to investigate the freezing behavior of nanometer-sized droplets impacting a cold surface. We did not observe a corner forming at the top of the nanometersized droplets because the freezing process was too rapid for internal flow to develop. Our findings indicate that the droplet's temperature rapidly increases due to the heat of adsorption upon contact with the surface and the conversion of kinetic energy. Furthermore, we found that the contact angle post-freezing is influenced by multiple factors, including wettability, temperature of cold surface, impact speed, and droplet size.

CiNii Research

担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Biomimetic-inspired surfaces have the potential to enhance water transport efficiency, as channels with hierarchical micro/nanoscale structures demonstrate improved capillary flow characteristics. The applicability of the classical Lucas-Washburn equation for capillary-driven flow in open rectangular microchannels has been debated, and its validity for hierarchical microchannels remains uncertain. In this study, numerical simulations using Volume-of-fluid- based OpenFOAM were used to examine the effect of rib angle in hierarchical microchannels, focusing on the impact of fabrication errors on capillary performance. The results indicate that if the rib is not perpendicular to the bottom surface/wall of the channel, capillary performance reduces. With the change in the type of rib inclination, the capillary performance also changes. This study underscores the importance of precise fabrication in optimizing the efficiency of hierarchical microchannels.

CiNii Research

担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Surfaces with hierarchical micro/nanoscale structures result in unique flow characteristics in nature. The validity of the classical Lucas–Washburn equation has been argued for the capillary-driven flow in open rectangular microchannels. Meanwhile, there is no guarantee that the Lucas–Washburn equation is valid for the capillary-driven flow in hierarchical microchannels. Here, we perform 3D numerical simulations using the OpenFOAM Volume-of-Fluid method to predict the capillary-driven flow of water in a closed hierarchical microchannel. It is found that the imbibition rate is increased in the hierarchical microchannel, and the mean imbibition rate shows a dependence on the height of minor channel. Consequently, an optimized hierarchical channel geometry has been proposed to improve the capillary flow in microchannels.

DOI： 10.5109/7157999

Scopus

CiNii Research

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85184329903&origin=inward

担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Interfacial thermal resistance at solid–liquid interface is of great importance for thermal design of electronic devices. However, the quantitative investigation of interfacial thermal resistance is still open for question. In this study, the steady state method based on ASTM-5470 standard was applied to measure the interfacial thermal resistance at the microstructured Si–water interface. The effects of microstructure geometrical parameters on surface wettability and interfacial thermal resistance were studied. The experimental interfacial thermal resistance at the microstructured Si-water interface shows a dependence on the microstructure geometrical parameters, in correspondence with the surface wetting based on the intermediate wetting state theory.

DOI： 10.5109/5909104

Kyutacar

Scopus

CiNii Research

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85171899449&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

<p>Phonon heat transfer across a vacuum nanogap can be induced by quasi-Casimir coupling without electromagnetic fields. For the thermal energy transport of diatomic molecules, the contribution of the atomic surface termination to the phonon heat transfer across a solid–vacuum–solid nanogap is still not well understood. Here, we investigated the thermal energy transport across a SiC–SiC nanogap with four kinds of atomic surface terminations using classical non-equilibrium molecular dynamics simulations. The thermal resonance between interfacial layers of identical atomic termination results in significant heat transfer enhancement across the SiC–SiC nanogap, while that of non-identical atomic termination is unnoticeable.</p>

DOI： 10.1299/jsmeted.2022.147

CiNii Research

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmeted/2022/0/2022_147/_pdf

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

<p>Increasing the capillary limit is essential to improve the heat transfer performance of heat pipes. In this study, we theoretically estimated the driving force of capillary permeation in an open rectangular microchannel with temperature difference along the flow direction. The theoretical prediction enables the channel optimization for increasing the maximum heat transfer rate of heat pipe. Experimentally, there kinds of microchannels with same channel width but different channel heights were fabricated on Si substrate for the micro heat pipe. The micro heat pipe with channel optimization demonstrated the better heat transfer performance than those of the others and thus verified the theoretical prediction.</p>

DOI： 10.1299/jsmeted.2022.159

CiNii Research

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmeted/2022/0/2022_159/_pdf

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

<p>We conducted experiments to investigate the synergetic effects of the channel size and liquid properties on capillary-driven flow in open rectangular microchannels. Pure water, 20 wt% glycerol solution and 20 wt% ethanol solution were used as the working fluids in the Si superhydrophilic microchannels. We found that a larger ratio of surface tension to viscosity of the working fluid results in a greater imbibition rate. The optimal channel size was obtained when the aspect ratio of channel width to height was 2, in spite of the discrepancy in the working fluids. The experimental results were consistent with the theoretical model proposed in this work.</p>

DOI： 10.1299/jsmeted.2022.158

CiNii Research

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmeted/2022/0/2022_158/_pdf

担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

<p>Phonon transmission across a solid–vacuum–solid nanogap can be induced by thermal resonance owing to the quasi-Casimir coupling between interfacial solid layers. However, the thermal energy transport across the nanogap with the existence of adsorbed liquid layers on solid surfaces is still not well understood. Here, the thermal resonances between adsorbed liquid layers were investigated using the classical non-equilibrium molecular dynamics simulations. The existence of thermal resonance between the solid–solid or liquid–liquid interfacial layers separated by the vacuum nanogap was verified through the analyses of the atomic vibrational displacements and the vibrational density of states.</p>

DOI： 10.1299/jsmeted.2022.146

CiNii Research

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmeted/2022/0/2022_146/_pdf

担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

<p>The partial wetting at nano/microstructured surfaces can be described using the intermediate wetting state between the Cassie-Baxter and Wenzel state. However, the limitation of partial wetting model is still unclear. In this study, surface free energy analysis at the microstructured Si-water interface was performed from both theoretical and experimental aspects to verify the partial wetting model. The effective wetting area was estimated by electrochemical impedance spectroscopy method for the further analysis of the surface free energy experimentally. The partial wetting model was verified at the fabricated microstructured surfaces with its geometrical parameters smaller than 400 μm.</p>

DOI： 10.1299/jsmeted.2022.214

CiNii Research

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmeted/2022/0/2022_214/_pdf

担当区分：最終著者,　責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

CiNii Research

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

<p>The intermediate wetting state at nano/microstructured surfaces can be described using the partial wetting model between the Wenzel and the Cassie-Baxter models. However, the effective wetting area at solid-liquid interface in the intermediate wetting state is still open for question. In this study, micro-patterned Si surfaces were fabricated by deep reactive-ion etching and its effective wetting area was estimated by the electrochemical impedance measurements. The experimental effective wetting areas were compared with the theoretical predictions and the effect of microstructure size on the wetting state was investigated.</p>

DOI： 10.1299/jsmeted.2021.0146

CiNii Research

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmeted/2021/0/2021_0146/_pdf

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

USA   Maui   2019年12月13日  -  2019年12月17日

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

USA   Maui   2019年12月13日  -  2019年12月17日

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Hot-spots are a common occurrence in power electronics which become increasingly hotter as chips become denser. Novel cooling technologies are emerging to cope with this increasing heat load, which imbed a condenser to supply cooling drops to the evaporator resting on the hot-spots. Nonetheless, the evaporation process of the drops has been overlooked. Here, we conducted a series of experiments to understand how the evaporation and motion of drops are influenced by the wetting mode of rough hot-spots. We fabricated three different surfaces exhibiting full (Wenzel) or partial (Cassie–Baxter) wetting and the hot-spot is imposed by laser irradiation. We report a direct link between drop motion and wetting mode with the partial wetting drops being highly mobile, attributable to lower pinning energy based on an energy analysis. This study provides a framework for future modifications in hot-spot cooling to account for drop motion which should greatly influence the overall heat removal performance.

DOI： 10.1080/01457632.2019.1640458

Scopus

CiNii Research

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85070815945&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

China   Beijing   2018年08月10日  -  2018年08月15日

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

China   Beijing   2018年08月10日  -  2018年08月15日

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

China   Beijing   2018年08月10日  -  2018年08月15日

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

China   Beijing   2018年08月10日  -  2018年08月15日

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

The capillary-driven flow is widely used in practical applications, such as inkjet printer and heat pipe, getting the advantages of spontaneous fluid pumping without any external power system. Although the capillary-driven flow attracted much attention in the previous literatures, the dynamics of capillary flow in open microchannel is still unknown. Based on the Lucas-Washburn equation, the liquid imbibition length is proportional to the square root of the capillary diameter. That is, the liquid imbibition length increases as increasing the capillary diameter. D. Yang et al. (2011) found that the imbibition velocity in microchannels increases with decreasing hydraulic diameter, showing a tendency opposite to the Lucas-Washburn equation. On the other hand, M. Yang et al. (2016) reported that the imbibition velocity increase as increasing hydraulic diameter in nanochannels. So far, a comprehensive theory for the capillary-driven flow is still missing in a wide range from nanochannel to microchannel. We performed the horizontal spontaneous imbibition experiments to investigate the dynamics of capillary-driven flow in open rectangular microchannel. The liquid imbibition in the converging microchannels was compared with that in the straight microchannels and the effect of the hydraulic diameter on the liquid imbibition velocity were investigated. We found that the liquid imbibition velocity in the converging microchannel is larger than that in the straight microchannel. Also, the liquid imbibition velocity increases as decreasing the hydraulic diameter of the microchannel, against the theoretical prediction based on the Lucas-Washburn equation.

DOI： 10.1615/ihtc16.nmt.022886

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85068347869&origin=inward

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

The existence of thermocapillary/Marangoni convection in pure water drops has been a hotly debated area over the last few years. In this paper, we report the induction of Marangoni convection in pure water drops by localized laser heating and visualized via high speed infrared and optical cameras. The optical camera recorded the evolution of drop shape over time and the infrared camera provided the spatiotemporal evolution of the temperature across the surface of the water drop. Localized heating induced a temperature gradient, which gave rise to a surface tension and eventually thermal and liquid flows within the drop. This flow manifested as twin vortices, which after experimental and theoretical arguments was attributed to Marangoni convection. We present, here, the influence of surface wettability which was found to play a major role in the convective patterns. Moreover, heating location and power on both the Marangoni convection patterns and the evaporation kinetics of the drops.

DOI： 10.1615/ihtc16.bae.023953

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=85068323119&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

日本   福岡   2017年03月19日  -  2017年03月22日

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

アメリカ   ホノルル   2016年09月  -  2016年09月

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

アメリカ   ホノルル   2016年09月  -  2016年09月

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

アメリカ   ホノルル   2016年09月  -  2016年09月

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

<p>Improving stimuli-responsive and controlled-release properties of thermos-responsive materials attract much attention in the applications to the microfluidic devices, drug delivery system etc. Molecular dynamics (MD) simulations are performed to investigate the molecular thermos-responsive behavior in the equilibrium aqueous solutions of N-isopropylacrylamide (NIPAM) monomer and its polymer (PNIPAM). The effects of the temperature, solution concentration and the degree of polymerization on the density profiles of both the NIPAM/PNIPAM and water molecules are focused. It is found that although the water molecules distributed uniformly in the NIPAM (monomer) solutions, the density of water in the bulk PNIPAM (polymer) is lower than that at the PNIPAM-water interface. For the simulation cases of 30wt%, degree of polymerization 3, the density of water in the bulk PNIPAM decreases with increasing temperature, showing the thermos-responsive characteristics. The radial distribution function of water and the number density of the hydrophobic group (-CH₃ site) are discussed.</p>

DOI： 10.1299/jsmemecj.2016.j0540401

CiNii Article

CiNii Research

その他リンク： https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsmemecj/2016/0/2016_J0540401/_pdf

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Recently, microscale and nanoscale phase change phenomena have attracted increased research interest following the advancements in MEMS technology for the development of microscale thermal management systems. In terms of condensation heat transfer, dropwise condensation on a hydrophobic surface has better heat transfer performance than filmwise condensation. In ordinary systems, larger droplets tend to depart from the condensing surface due to the effect of gravity or the shear force of vapor flow, resulting in the creation of a bare surface for rapid condensation. However, these forces do not impact microscale and nanoscale systems, primarily due to the limited space available for liquid and vapor flow; this suggests the need for the development of a new method to effectively remove grown droplets from the condensing surface in order to obtain a larger condensation heat transfer rate. To this end, we have performed the challenging task of fabricating microstructures with wettability gradient on the condensing surface, aiming to improve drainage ability. The wettability gradient was formed by gradually changing the pattern width of the hydrophilic surface. Further, we have experimentally verified the effect of wettability gradient on the condensation heat transfer rate. The microstructured condensing surface with wettability gradient was found to display improved drainage efficacy, which can be attributed to the decrease in the flooding area compared with surfaces without wettability gradient.

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=84964433792&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

DOI： 10.1299/jsmekyushu.2014.67._516-1_

CiNii Article

その他リンク： https://ci.nii.ac.jp/naid/110009951297

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（研究会，シンポジウム資料等）

DOI： 10.1299/jsmekyushu.2014.67._512-1_

CiNii Article

その他リンク： https://ci.nii.ac.jp/naid/110009951293

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

DOI： 10.1299/kikaib.79.2149

Scopus

CiNii Article

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

担当区分：筆頭著者   記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（学術雑誌）

CiNii Article

その他リンク： https://ci.nii.ac.jp/naid/10031164471

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Korea   Incheon   2012年03月  -  2012年03月

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

DOI： 10.1299/kikaib.77.1826

Scopus

CiNii Article

その他リンク： http://www.jstage.jst.go.jp/article/kikaib/77/781/1826/_pdf/-char/ja/

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（その他）

Kyutacar

その他リンク： http://www.htsj.or.jp/dennetsu/denpdf/2011_04.pdf

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

DOI： 10.1299/kikaib.77.324

Scopus

CiNii Article

その他リンク： http://www.jstage.jst.go.jp/article/kikaib/77/774/77_324/_article/-char/ja/

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Problem of the inverted temperature profile in condensation has been discussed at length in kinetic theory. The possible occurrence of the inverted temperature profile raised serious doubts about the validity of the previous theory, because the result seemed physically unreasonable. In this study, non-equilibrium molecular dynamics (NEMD) simulation with two facing surfaces of evaporation and condensation is carried out in order to obtain further evidence for the occurrence of the inverted temperature profile. Heat and mass transfer rates across the liquid-vapor interface during the condensation of argon are calculated for different non-equilibrium conditions given by changing the temperature of evaporating surface. From a view point of irreversible thermodynamics, the criteria for the inverted temperature profile are examined with the NEMD data and we have a conclusion that the inverted temperature profile may occur without contradiction to the second law of thermodynamics. In addition, we found that the molecular reflection at the condensing surface has an important role in the inverted temperature phenomenon. The reflected molecules do not accommodate with the condensing surface so that those molecules raise the temperature in the vicinity of the condensing surface under the non-equilibrium conditions.

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=79751499050&origin=inward

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

Kyutacar

その他リンク： http://ci.nii.ac.jp/els/110007989263.pdf?id=ART0009578772&type=pdf&lang=jp&host=cinii&order_no=&ppv_type=0&lang_sw=&no=1324435040&cp=

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Washington D.C.   2010年08月  -  2010年08月

DOI： 10.1115/IHTC14-22801

Scopus

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

California   2010年07月  -  2010年07月

DOI： 10.1063/1.3562753

Scopus

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Thermal management becomes a serious concern in computer system. CPU chips are placed into small spaces with difficulty in heat diffusion. This promotes many challenges in the field of thermal management of electronics to maintain the desirable operating temperature. In order to realize the enhancement of dissipation of high heat flux from electronic components, a lot of investigations have been carried out on new cooling technology using phase change phenomena. Since the micro condenser is required in the cooling system, we are directing our attention to the enhancement of condensation heat transfer in the micro system. This study focuses on high performance of dropwise condensation heat transfer due to its small conduction resistance. In the micro systems, the interface phenomena play an important role in heat transfer. We have done dropwise condensation experiments in a high vacuum chamber system to get precise information about the vapor-liquid interface transport phenomena. Surface temperature transients are measured directly with the thin film thermocouples fabricated on the condensing surface. Copyright © 2009 by ASME.

DOI： 10.1115/InterPACK2009-89234

Scopus

その他リンク： https://www.scopus.com/inward/record.uri?partnerID=HzOxMe3b&scp=77953753289&origin=inward

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

代表的研究業績

DOI： 10.1016/j.ijthermalsci.2009.06.001

Kyutacar

Scopus

その他リンク： http://www.sciencedirect.com/science?_ob=MiamiImageURL&_cid=272088&_user=117492&_pii=S1290072909001409&_check=y&_origin=gateway&_coverDate=31-Jan-2010&view=c&wchp=dGLzVBA-zSkzV&md5=f36f7859ada42ff38329c8cb1c4a80c0/1-s2.0-S1290072909001409-main.pdf

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

China   上海   2009年12月18日  -  2009年12月22日

DOI： 10.1115/MNHMT2009-18447

Scopus

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

China   上海   2009年12月18日  -  2009年12月22日

DOI： 10.1115/MNHMT2009-18452

Scopus

担当区分：責任著者   記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

China   広州   2009年05月18日  -  2009年05月22日

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

事業報告書

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

China   香港   2008年04月  -  2008年04月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

China   2007年10月  -  2007年10月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Canada   2007年06月18日  -  2007年06月22日

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

代表的研究業績

Kyutacar

その他リンク： http://ci.nii.ac.jp/els/110006250958.pdf?id=ART0008272867&type=pdf&lang=jp&host=cinii&order_no=&ppv_type=0&lang_sw=&no=1324436366&cp=

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

China   2007年01月  -  2007年01月

担当区分：責任著者   記述言語：日本語   掲載種別：記事・総説・解説・論説等（その他）

Kyutacar

その他リンク： http://www.htsj.or.jp/dennetsu/denpdf/2007_01.pdf

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

代表的研究業績

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Australia   2006年08月  -  2006年08月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Australia   2006年08月  -  2006年08月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

France   2005年05月  -  2005年05月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

France   2005年05月  -  2005年05月

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Korea   2005年03月  -  2005年03月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Korea   2005年03月  -  2005年03月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

2004年11月  -  2004年11月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

2004年11月  -  2004年11月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

代表的研究業績

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

USA   2004年03月  -  2004年03月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

代表的研究業績

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

2003年12月  -  2003年12月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

代表的研究業績

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

2000年04月  -  2000年04月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Canada   2000年04月  -  2000年04月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

China   2000年01月  -  2000年01月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（その他学術会議資料等）

USA   1999年04月  -  1999年04月

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）

Taiwan   1998年04月  -  1998年04月

開催期間： 2017年03月19日 - 2017年03月22日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2017年03月19日 - 2017年03月22日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2017年01月18日   記述言語：日本語  

開催期間： 2017年01月18日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年12月17日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年12月17日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年12月17日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年12月17日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年12月17日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年11月20日 - 2016年11月24日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年11月20日 - 2016年11月24日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年11月20日 - 2016年11月24日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年11月20日 - 2016年11月24日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年11月20日 - 2016年11月24日   記述言語：日本語  

開催期間： 2016年09月   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2016年01月   記述言語：日本語  

<p>Improving stimuli-responsive and controlled-release properties of thermos-responsive materials attract much attention in the applications to the microfluidic devices, drug delivery system etc. Molecular dynamics (MD) simulations are performed to investigate the molecular thermos-responsive behavior in the equilibrium aqueous solutions of N-isopropylacrylamide (NIPAM) monomer and its polymer (PNIPAM). The effects of the temperature, solution concentration and the degree of polymerization on the density profiles of both the NIPAM/PNIPAM and water molecules are focused. It is found that although the water molecules distributed uniformly in the NIPAM (monomer) solutions, the density of water in the bulk PNIPAM (polymer) is lower than that at the PNIPAM-water interface. For the simulation cases of 30wt%, degree of polymerization 3, the density of water in the bulk PNIPAM decreases with increasing temperature, showing the thermos-responsive characteristics. The radial distribution function of water and the number density of the hydrophobic group (-CH₃ site) are discussed.</p>

CiNii Article

開催期間： 2015年09月25日   記述言語：日本語   開催地：長崎  

開催期間： 2015年09月25日   記述言語：日本語   開催地：長崎  

開催期間： 2015年09月25日   記述言語：日本語   開催地：長崎  

開催期間： 2015年09月25日   記述言語：日本語   開催地：長崎  

開催期間： 2015年08月20日   記述言語：日本語  

開催期間： 2015年08月20日   記述言語：日本語  

開催期間： 2015年06月03日 - 2015年06月05日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2015年06月03日 - 2015年06月05日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2015年06月03日 - 2015年06月05日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2015年06月03日 - 2015年06月05日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2015年06月03日 - 2015年06月05日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2015年06月03日 - 2015年06月05日   記述言語：日本語   開催地：福岡  

開催期間： 2014年12月   記述言語：日本語   開催地：北九州  

開催期間： 2014年12月   記述言語：日本語   開催地：北九州  

開催期間： 2014年05月   記述言語：日本語   開催地：浜松  

開催期間： 2014年03月13日 - 2014年03月14日   記述言語：日本語   開催地：北九州  

開催期間： 2014年03月13日 - 2014年03月14日   記述言語：日本語   開催地：北九州  

開催期間： 2014年03月13日 - 2014年03月14日   記述言語：日本語   開催地：北九州  

開催期間： 2014年03月13日 - 2014年03月14日   記述言語：日本語   開催地：北九州  

開催期間： 2012年11月17日 - 2012年11月18日   記述言語：日本語   開催地：熊本  

開催期間： 2012年11月17日 - 2012年11月18日   記述言語：日本語   開催地：熊本  

開催期間： 2012年05月 - 2012年06月   記述言語：日本語   開催地：富山  

開催期間： 2012年05月 - 2012年06月   記述言語：日本語   開催地：富山  

開催期間： 2012年05月 - 2012年06月   記述言語：日本語   開催地：富山  

開催期間： 2011年09月   記述言語：日本語   開催地：東京  

開催期間： 2011年05月 - 2012年06月   記述言語：日本語   開催地：岡山  

開催期間： 2011年05月 - 2012年06月   記述言語：日本語   開催地：岡山  

開催期間： 2010年11月01日 - 2010年11月03日   記述言語：日本語   開催地：日本 仙台  

開催期間： 2010年11月01日 - 2010年11月03日   記述言語：日本語   開催地：日本 仙台  

開催期間： 2010年10月30日 - 2010年10月31日   記述言語：日本語   開催地： 長岡  

開催期間： 2010年10月30日 - 2010年10月31日   記述言語：日本語   開催地： 長岡  

開催期間： 2010年10月30日 - 2010年10月31日   記述言語：日本語   開催地： 長岡  

開催期間： 2010年05月26日 - 2010年05月28日   記述言語：日本語   開催地： 札幌  

開催期間： 2010年05月26日 - 2010年05月28日   記述言語：日本語   開催地： 札幌  

開催期間： 2010年05月26日 - 2010年05月28日   記述言語：日本語   開催地： 札幌  

開催期間： 2009年11月07日 - 2009年11月08日   記述言語：日本語  

開催期間： 2009年11月   記述言語：日本語   開催地： 山口  

開催期間： 2009年07月   記述言語：日本語   開催地： America  

開催期間： 2009年06月02日 - 2009年06月04日   記述言語：日本語   開催地： 京都  

開催期間： 2008年10月   記述言語：英語  

開催期間： 2008年10月   記述言語：英語   開催地：日本 　札幌  

開催期間： 2008年09月   記述言語：英語   開催地：日本  

開催期間： 2008年08月   記述言語：日本語   開催地： 横浜  

開催期間： 2008年08月   記述言語：日本語   開催地： 横浜  

開催期間： 2008年07月   記述言語：英語   開催地： America  

開催期間： 2008年05月   記述言語：日本語   開催地： 筑波  

開催期間： 2008年05月   記述言語：日本語   開催地： 筑波  

開催期間： 2008年03月19日   記述言語：日本語  

開催期間： 2007年06月   記述言語：日本語  

開催期間： 2007年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 2007年03月   記述言語：日本語  

開催期間： 2006年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 2006年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 2006年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 2006年03月   記述言語：日本語  

開催期間： 2006年03月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年10月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年06月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年06月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年06月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年01月   記述言語：日本語  

開催期間： 2005年01月   記述言語：英語  

開催期間： 2004年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2004年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2004年08月   記述言語：日本語  

開催期間： 2004年06月   記述言語：日本語  

開催期間： 2003年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2003年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 2002年08月   記述言語：日本語  

開催期間： 2001年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 2000年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 2000年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 1999年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 1999年05月   記述言語：日本語  

開催期間： 1998年11月   記述言語：日本語  

開催期間： 1997年10月   記述言語：日本語  

ODA人材育成・研究員受入れ(China)