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ナノテクノロジー時代の
含浸技術の基礎と応用

Basics and Application of Impregnation Technology in Nanotechnology Age

基礎編 総目次

第1章 界面張力
第1節 界面の定義
 1. 界面過剰
 2. 界面相
 3. 分割面
 4. 界面張力
第2節 界面過剰と界面張力
 1. Gibbs の界面張力式
 2. 張力面
 3. Gibbs の吸着式
第3節 界面相と吸着
 1. 吸着
 2. 単分子層吸着
 3. BET の式
第4節 分子運動と界面張力
 1. 拡散吸着時間
 2. 拡散吸着確率
 3. 拡散距離
 4. 衝突結合エネルギー確率
 5. 電子親和力
 6. 分子運動論的界面張力
 7. 液体の界面張力と電子親和力
第5節 界面張力の測定方法
 1. リング法
 2. 毛細管法
 3. 最大気泡圧力法
 4. 静泡法
 5. 液滴落下法
 6. 表面張力波法

第2章 接触角
第1節 接触角と界面形状
 1. 接触角
 2. 界面の形状
 3. Laplace の式
 4. 壁面の近くの液面の形状
 5. 平面に付着した液滴の形
 6. 毛細管を上昇した液面
 7. プラトー問題
 8. ノイマンの三角形
第2節 濡れ性
 1. 完全濡れ
 2. 付着濡れ
 3. 拡張濡れ
 4. 浸漬濡れ(湿潤仕事)
 5. 臨界表面張力
第3節 接触角の評価
 1. 接触角の測定法
 2. 接触角の時間変化
 3. 接触角度と温度
 4. 動的接触角
第4節 分子運動と接触角
 1. 固体表面の歪み
 2. Young 式の一般化
 3. 接触角と気固・液固界面張力と電子親和力
 4. 表面処理固体の接触角と分子運動論的解析

第3章 毛細管浸透
第1節 浸透速度式
 1. 毛細管上昇力
 2. Poiseuille の式
 3. Washburn の式
 4. Kozeny-Carman の式
第2節 浸透上昇の評価
 1. 粉体中への浸透
 2. 繊維束中への浸透
 3. 繊維マトリックス中への浸透
 4. Kozeny-Carman 式の応用
 5. D’Arcy則 からのずれ
 6. Fanning の式
 7. 拡散式
第3節 繊維配向モデルと毛細管圧力
 1. 毛細管モデル
 2. 浸透方向に平行等間隔配列モデル
 3. 浸透方向に水平等間隔配列モデル
 4. 浸透方向に垂直な等間隔配列モデル
 5. 短冊状繊維マットの空隙率と毛細管圧力
 6. 浸透上昇と Kozeny-Carman 式
 7. Washburn の式と Kozeny-Carmanの式の比較(算術平均毛細管圧力)
 8. Washburn の式と Kozeny-Carman の式の 比較(幾何平均毛細管圧力)
第4節 不織布への浸透上昇
 1. 浸透上昇速度測定試料の諸特性
 2. 浸透上昇速度の測定
 3. 浸透上昇速度の解析
 4. 液体の蒸気圧効果
 5. 各種液体の濡れ性に対する気固・液固界面張力と電子親和力
第5節 真空浸透上昇  
 1. 真空度と浸透速度の測定
 2. 真空度と浸透上昇の解析
 3. Gibbs の分子吸着式
 4. 真空含浸の濡れ性と気固・液固界面張力と電子親和力

第4章 多孔質体への含浸
第1節 求心含浸
 1. 含浸速度測定方法
 2. 含浸装置
第2節 繊維配向モデルと毛細管圧力
 1. 含浸における繊維配向モデル
 2. 含浸方向に平行等間隔配列モデル
 3. 含浸方向に水平等間隔配列モデル
 4. 含浸方向に垂直等間隔配列モデル
 5. 円形繊維マットの空隙率と毛細管圧力
第3節 締め付け荷重変化
 1. 締め付け力と繊維マットの厚さ
 2. 締め付け荷重変化と含浸速度の測定
 3. 未含浸領域の気圧補正パラメータ
 4. 締め付け荷重,不織布厚さ,空隙率の含浸距 離変化
 5. 毛細管圧力の含浸距離変化
 6. 圧力差と含浸速度の時間変化
第4節 温度変化
 1. 未含浸領域の時間変化
 2. 未含浸領域の気圧補正パラメータ
 3. 締め付け荷重,不織布厚さ,空隙率の時間変化
 4. 毛細管圧力の時間変化
 5. 圧力差と含浸速度の時間変化
第5節 真空含浸
 1. 未含浸領域の時間変化
 2. 未含浸領域の気圧補正パラメータ
 3. 締め付け荷重,不織布厚さ,空隙率の時間変化
 4. 毛細管圧力の時間変化
 5. 圧力差と含浸速度の時間変化

第5章 含浸過程の気泡の生成と消滅
第1節 気体のリーク量
 1. 気圧補正パラメータとリーク量  
 2. 温度変化
 3. 気圧変化
第2節 未含浸領域の気体溶解度
 1. 溶解度係数  
 2. 温度変化
 3. 気圧変化
第3節 気体の溶解拡散
 1. 拡散係数
 2. 溶解拡散の温度特性
 3. 溶解拡散の真空度特性
第4節 気泡の生成
 1. 半含浸領域の存在
 2. 毛細管径の偏差
 3. 気泡半径と数
第5節 ボイド体積率
 1. ボイドの体積割合
 2. 吸着量と体積割合
 3. 未含浸部分の気圧
第6節 ボイドの消滅
 1. ボイド内気体濃度変化
 2. ボイド半径
 3. 含浸過程でのボイドの消滅

第6章 流体置換
第1節 毛細管網目モデル
第2節 置換方法
 1. 置き換わり過程  
 2. 濡れ性のある流体のトラップ
 3. 定速流体置換
 4. 侵入浸透
 5. 網目と濡れ性
第3節 置き換わりのメカニズム
 1. 通路中の液体の形状  
 2. スナップオフ
 3. 吸収
 4. トラッププロブの移動
第4節 クラスター成長
 1. クラスター形成
 2. クラスター成長のシミュレーション
第5節 侵入浸透とクラスター成長
 1. 通常の浸透と侵入浸透
 2. アクセプタンスプロフィル

第7章 基材の表面処理と含浸
第1節 カップリング剤の吸着
 1. 吸着構造
 2. 単分子層
 3. カップリング剤の反応
第2節 吸着分子構造と占有面積
 1. 固体表面の官能基数  
 2. 分子占有面積と最大吸着数
第3節 表面処理条件と含浸速度
 1. 表面処理条件
 2. 接触角と処理条件
 3. 含浸速度の改善
第4節 吸着分子数と濡れ性
 1. 吸着分子数  
 2. Langmuir 定数
 3. 濡れ性と吸着分子数
 4. 付着仕事と表面自由エネルギー
 5. 吸着分子数とモル吸着熱
 6. 空間電荷

第8章 分子運動と含浸過程
第1節  分子運動と含浸速度
 1. 分子運動論的濡れ性
 2. 拡散運動を伴う含浸速度式
第2節 分子運動と電子親和力
 1. 含浸過程の分子運動論的解析
 2. 求心含浸の分子運動論的な解析
 3. 真空含浸の分子運動論的な解析
 4. 表面処理条件と分子運動論的な解析

第9章 分散系の毛細管流動
第1節 分散系の静止流体層
 1. 分散系
 2. 分散系の粘度
 3. 粘度の経時変化測定
 4. 静止流体層の存在
 5. ヘテロ凝集
第2節 分散粒子の相互作用
 1. Drag Force
 2. 付着・脱離ポテンシャルエネルギー
 3. 回転運動と静止流体層
 4. 付着活性化エネルギーとvan der Waalsエネルギー
第3節 分散系の毛細管流動
 1. 分散系の界面反応
 2. 分子サイズと占有面積
 3. 吸着モデル
 4. 毛細管流動速度の測定
 5. 静止流体層の厚さ  
 6. 分子拡散吸着確率

第10章 拡散吸着と電極反応
第1節 燃料電池の起動メカニズム
 1. 燃料供給プロセス
 2. サブストレート中での燃料拡散
 3. 燃料電池の電気伝導
 4. 酸素濃度
 5. 電極反応電流
 6. 触媒層細孔中の酸素の拡散
 7. 触媒担持体ポア中の酸素反応確率
 8. 触媒担持体ポア中の酸素の拡散
 9. 液膜中での酸素拡散
 10. 全行程における測定電流
第2節 電流電圧曲線の解析
 1. 燃料電池の電気伝導の解析
 2. 酸素濃度の解析
 3. 電極反応電流の解析
 4. 触媒層細孔中の酸素の拡散
 5. 触媒担持体ポア中の酸素反応確率
 6. 触媒担持体ポア中の酸素の拡散  
 7. 液膜中での酸素拡散  
 8. 燃料の拡散のみで起動する燃料電池の電流電圧曲線
 9. 拡散吸着反応確率 PS を導入した電流電圧曲線

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