PAPER: Thermal convections break the incoming droplet/mist. 熱対流がミストを破壊「微細化」する

Decomposition of solution droplets under the influence of thermal convection over a heated horizontal plate, F. Faizal, M. Wada, S. Koike, I. W. Lenggoro; Advanced Powder Technology.




•The role of thermal convection on reactive spray deposition over a heated plate.
•Nozzle-to-plate distance affecting morphology and size of deposited particles.
•Discovery of a low-energy route to layer of nanometer-sized particles with high crystallinity.

Zinc oxide (ZnO) particle layers were synthesized by spraying zinc acetate solution to the plate with deposition angle of 45°. The prepared particle layers and a numerical simulation verified the presence of thermally generated convection and fluid instability. Correlation between the size and morphology of deposited aerosols and the dynamical condition due to temperature distribution above the plate has been analyzed. A short distance (2 cm) between the nozzle and the plate will prepare finer (nanometer-scaled) ZnO particle layers. ZnO with higher crystallinity can be prepared using one-step route (directly spraying at 450 °C) compared with those of two-step heating procedures (150 °C – spraying then 450 °C – re-heating in 1 h), which consume higher energy.

亜鉛酸化物(ZnO)粒子層は、角度45°で酢酸亜鉛溶液を平板に噴霧することによって合成した。形成された粒子層および数値シミュレーションは、熱対流および流体の不安定性の存在を証明した。集積したエアロゾルの大きさと形態と平板上の温度分布による動的状態との相関を解析した。ノズルと平板の間の短い距離(2cm)は、より微細なナノスケールのZnO粒子層を形成する。 2-step加熱処理(150℃での噴霧に続き450℃での1時間の加熱)と比較して、1-step加熱処理(450℃での噴霧)を使用する方が、より高い結晶性を有するZnOを形成することが確認できて、「省エネプロセス」を見出した。

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