ソノケミカル反応の周波数依存性に関する理論的研究

概要

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ソノケミカル反応の周波数依存性のメカニズムを調べる為に、超音波の様々な周波数と圧力振幅に対して、膨張、収縮する気泡内の化学反応の計算機シミュレーションを行った。その結果、超音波の各周波数において、キャビテーション閾値より低い音圧において、酸化剤生成に適した音圧の範囲が存在することが分かった。その範囲は、周波数が増加するに従い、高い音圧側へ移動すると共に広くなる。その最適音圧における単位時間当たりの酸化剤生成率は、300kHz程度までは、周波数と共に増大する。これは、周波数が高いほど、気泡の単位時間当たりの収縮回数が増加する為である。しかしながら、1MHzにおいては、300kHzよりも酸化剤生成率は低くなる。これは、1MHzでは、気泡の平衡半径が小さい為である。この結果として、いくつかの実験で示されているように、300kHz近傍に、酸化剤生成効率の極大が存在すると考えられる。しかしながら、本計算によると、最も酸化剤生成率が高いのは、20kHzで音圧3気圧以上の場合である。実験において、その様な条件の実現が望まれる。
社団法人電子情報通信学会の論文
2006-11-07