微量試料用表面張力測定法の開発

• Project/Area Number: 11740386
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 機能・物性・材料
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 藤尾 克彦 信州大学, 理学部, 助手 (60238540)
• Project Period (FY): 1999 – 2000
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2000)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2000: ¥400,000 (Direct Cost: ¥400,000); Fiscal Year 1999: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 表面張力 / 接触角

Research Abstract

Directional converter arm/top-loading balance法による微量試料用表面張力測定装置(装置I)と、より簡便で安価なinverted vertical pull法による微量試料用表面張力測定装置(装置II)の開発を行った。本年度の成果は以下の通りである。
昨年度制作した装置Iに必要な試料溶液の量をさらに少なくするために、測定用容器の内径を16mmから13、12、10、8mmに変更し、プローブに作用する力の最大値(Fmax)を測定したが、得られたFmaxはYoung-Laplace式から求めた理論値よりもわずかに小さな値となり、精度の良い表面張力測定を行うためには内径16mm以上の測定用容器(試料溶液にして0.3ml以上)を用いる必要があることが分かった。
Fmaxから表面張力を求めるには、測定用容器の内径とプローブの直径を含む複雑な微分方程式であるYoung-Laplace式を解く必要があるため、計算に非常に時間がかかる。この問題を解決するために、測定に用いる測定容器とプローブの組み合わせごとにFmaxの理論計算を行いFmaxと表面張力の関係を近似する関数を予め求めておき、測定されたFmaxから表面張力を求めるにはこの近似関数を用いることにした。
装置IIは装置Iの10分の1の費用で作成できたが、プローブを測定用容器の中央に正確に配置するのは難しく、さらなる工夫が必要である。
装置Iは、上述のような平衡表面張力だけでなく動的表面張力や高分子フィルムと液体の接触角の測定にも応用できると考えられ、現在検討中である。