スケールアップの化学工学 ―ものづくりの課題解決に向けて (電子書籍版)

出版社: 丸善出版
著者:
発行日: 2019-05-24
分野: 基礎・関連科学  >  基礎医学関連科学一般
ISBN: 9784621303870
電子書籍版: 2019-05-24 (電子書籍版)
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4,180 円(税込)

商品紹介

機能材料などの“ものづくり”では、望みの性能を実現するために、材料の構造をプロセスにより細かく制御する必要がある。しかし、材料に求められる微細構造は、ラボ実験スケールからスケールアップしたとたんに制御が難しくなる。スケールアップに伴う課題の多くは、非線形性や非平衡性に依存しており、古典的な化学工学だけでは解決できない。本書では、スケールアップの課題に立ち向かうために重要な構造形成の学理を、古典的な化学工学が前提としてきた平衡論や速度論に加えて、非平衡相変化の視点から丁寧に解説した。さらに、演習問題を活用することで、より実践的に学ぶことができる。“ものづくり”で悩む技術者や研究者、“ものづくり”の道を目指す学生にぜひとも役立てていただきたい。

目次

  • 表紙
  • まえがき
  • 目次
  • 第1章 現代的スケールアップ
  • 1.1 化学工学体系とスケールアップ
  • 化学工学とは
  • 化学工学体系
  • 物質, エネルギー, 運動量の保存
  • 移動速度論
  • 1.2 時空間のスケールアップ
  • 装置のスケールアップ
  • スケールアップ則
  • 無次元数
  • 演習問題
  • 第2章 材料の構造形成
  • 2.1 相分離と相転移
  • スピノーダル分解
  • 核発生
  • ゾル - ゲル相転移
  • 転相
  • 2.2 熱力学的非平衡相変化
  • 2.3 流体力学的非平衡相変化
  • 2.4 スケールアップのアプローチ
  • 演習問題
  • 第3章 律速過程
  • 3.1 反応・拡散過程の律速
  • 反応過程
  • 拡散過程
  • 反応・拡散の律速
  • 3.2 乾燥過程の律速
  • 気相拡散律速
  • 液相拡散律速
  • キャピラリー吸水律速
  • 3.3 析出過程の律速
  • 析出過程の構造形成
  • 析出体の凝集形態
  • スケールアップのシナリオ
  • 演習問題
  • 第4章 非平衡性と非線形性
  • 4.1 非平衡性
  • 4.2 非線形性
  • 4.3 特異点
  • 特異点の求め方
  • 相変化の特異点
  • プロセスの特異点
  • 4.4 ヒステリシス
  • 4.5 インキュベーション
  • シグモイド型
  • 過飽和型
  • インヒビター型
  • 4.6 自励振動
  • 4.7 非線形系のスケールアップ
  • 演習問題
  • 第5章 流動特性
  • 5.1 層流と乱流
  • 境界層
  • 境膜モデル
  • 乱流拡散
  • 噴流による微粒化
  • マイクロチャネルリアクター
  • 乱流燃焼
  • 5.2 混相系の流動特性
  • 流体力による分散と凝集
  • 流動特性の双安定性
  • チキソトロピーとレオペクシー
  • 5.3 粉体の流動特性
  • 5.4 紡糸の細線化流動
  • 演習問題
  • 第6章 反応プロセス
  • 6.1 反応器モデル
  • 反応器のスケールアップ則
  • 反応器の容積と滞留時間
  • 攪拌所要動力
  • 反応器の安定性
  • 6.2 不均一系反応器
  • 6.3 微粒子合成反応器
  • 6.4 固相反応器
  • 6.5 ゾル - ゲル法反応器
  • 演習問題
  • 第7章 析出プロセス
  • 7.1 析出特性
  • 析出サイズと形状
  • 前駆体
  • クラスターと核
  • 7.2 二段核発生説
  • 7.3 核成長とオストワルドライプニング
  • 7.4 晶析プロセス
  • スケールアップ
  • 晶析振動
  • 非晶化
  • 演習問題
  • 第8章 分散プロセス
  • 8.1 熱力学的分散
  • 粒子間ポテンシャル
  • 界面活性剤
  • 緩慢凝集と急速凝集
  • バイモーダル粒子径分布
  • 8.2 流体力学的分散
  • せん断力分散と伸長力分散
  • 表面解砕と体積解砕
  • 過分散
  • 8.3 凝集構造と性能
  • 力学的強度
  • 光物性
  • 導電性
  • 8.4 分散プロセスのスケールアップ
  • 回転速度
  • 所要動力
  • 滞留時間
  • 粒子径
  • 演習問題
  • 第9章 混練プロセス
  • 9.1 材料とレオロジー特性
  • コンポジット型
  • 粒子分散型
  • 9.2 混練のダイナミクス
  • 9.3 混練の効果
  • 高密度化と力学的強度
  • 流動性と透水係数
  • ゲル化
  • 乾燥クラック
  • 9.4 混練プロセスのスケールアップ
  • 演習問題
  • 第10章 塗布プロセス
  • 10.1 塗布方式
  • ディップ塗布
  • ロール塗布
  • インクジェット塗布
  • スピン塗布
  • スロットダイ塗布
  • 10.2 塗布流動
  • キャピラリー数
  • せん断配向
  • 10.3 塗布欠陥
  • 表面欠陥
  • 空気同伴
  • リビング
  • 10.4 スケールアップ
  • 演習問題
  • 第11章 乾燥プロセス
  • 11.1 乾燥特性と律速過程
  • 11.2 乾燥特性の予測
  • 恒率乾燥
  • 濃縮層成長
  • 乾燥層成長
  • ゲルの乾燥速度
  • 11.3 噴霧乾燥
  • 11.4 乾燥欠陥
  • 11.5 乾燥シミュレーション
  • 11.6 乾燥による構造形成
  • 粒子液膜乾燥
  • フィルミング
  • 大小粒子偏析
  • 表面あれとクラック
  • 粒子配列構造
  • 11.7 乾燥プロセスのスケールアップ
  • 演習問題
  • 第12章 気相薄膜プロセス
  • 12.1 気相薄膜の構造形成
  • 成長モード
  • 島成長
  • 12.2 CVD
  • 12.3 p - CVD
  • 放電プラズマ
  • 放電開始電圧
  • 放電周波数
  • 反応速度
  • 12.4 スパッタ
  • 12.5 蒸着
  • 12.6 気相薄膜プロセスのスケールアップ
  • 演習問題
  • 第13章 スケールアップのまとめ
  • 13.1 スケールアップの評価指標
  • 反応
  • ナノ粒子合成
  • 析出
  • 分散・混練
  • 塗布
  • 乾燥
  • 13.2 材料・プロセスの構造形成
  • 速度過程と律速
  • 非平衡相変化
  • 材料・プロセスにおける自己組織化
  • 13.3 スケールアップ則のまとめ
  • スケールアップ則と分散・凝集
  • 無次元数
  • 数値シミュレーション
  • 13.4 スケールアップの課題
  • 変換効率
  • コストエンジニアリング
  • スタートアップ
  • 安全性
  • 13.5 おわりに
  • 演習問題
  • あとがき
  • 索引
  • 奥付

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