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2016 Fiscal Year Annual Research Report

吸着水の構造と水の濡れ性挙動の関連性の理解による水の動的挙動の制御

Research Project

Project/Area Number 16H02400
Research InstitutionShibaura Institute of Technology

Principal Investigator

石崎 貴裕  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50397486)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords表面・界面物性 / 吸着水 / 吸着構造 / 水の動的制御 / 濡れ性
Outline of Annual Research Achievements

平成28年度は,以下の2項目に関する研究開発を行った。
(1)様々な濡れ性挙動を示す表面形成技術の確立およびその表面における濡れ挙動の評価
平滑なシリカ表面への有機分子膜処理を実施し,低ヒステリシス表面の形成を試みた。原料には,枝状構造のTris(trimethylsiloxy)silylmethyltriethoxysilane (TTSES: ((CH3)3OSi)3Si(CH2)Si(OC2H5)3)と直鎖構造のDodecyltrimethoxysilan (DDS: CH3(CH2)11Si(OCH3)3)および Octadecyltri-methoxysilane (ODS: CH3(CH2)17Si(OCH3)3)を用い,これらの原料を所定の比率になるように調整した。ヘキサン溶媒中に所定のモル濃度になるように有機原料を入れ攪拌を行った。この溶液に洗浄した基材を各所定時間浸漬し,有機分子膜処理を行った。有機分子被覆表面の静的接触角は,混合した分子種に関わらず100~110°の値を示した。一方,接触角ヒステリシスの値は,混合比や分子種に依存して変化し,TTSESとDDSの混合表面では最小値の4.8°を示した。これは,TTSES分子がナノスペーサーとして機能し,DDS分子の運動性が向上した結果,Liquid-Likeな表面が形成されたためと推察される。また,超はっ水表面を形成するための技術開発も行った。
(2)モデル表面における吸着水の構造の解明
上述したモデル表面における吸着水の構造を調べるために,ラマン分光やFT-IRを用いて,水の水素結合に関連する3000~3600 cm-1のピークを中心に調査した。その結果,このブロードなバンドが自由水と結合水に起因するピークに波形分離可能であることを明らかにした。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成28年度の研究項目である(1)様々な濡れ性挙動を示す表面形成技術の確立およびその表面における濡れ挙動の評価,および(2)モデル表面における吸着水の構造の解明に関する研究開発を行い,低ヒステリシス表面を形成するための皮膜形成条件の一部を確立すると共に,これらのモデル表面での吸着水の構造を解明することに成功したため。

Strategy for Future Research Activity

今後も,H28年度に引き続き,(1)様々な濡れ性挙動を示す表面形成技術の確立およびその表面における濡れ挙動の評価,および(2)モデル表面における吸着水の構造の解明に関する研究開発を中心に行う。(1)様々な濡れ性挙動を示す表面形成技術の確立およびその表面における濡れ挙動の評価では,平成28年度の結果に基づき,有機分子を用いた低ヒステリシス表面形成技術の開発とその表面特性の評価に関する研究を行う。特に,成膜条件と表面特性の関連性を中心に調査する。また,無機材料(セラミックス等)を用いたはっ水・超はっ水表面の形成技術の開発に関する研究も行う。(2)モデル表面における吸着水の構造の解明では,平成28年度に得られたスペクトルの物理化学的な解釈を明らかにするために,量子化学的手法を用いた構造・振動解析を試みる。また,SPMを用いた吸着水の構造の可視化も試みる。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Ultrafast Fabrication of Superhydrophobic Surfaces on Engineering Light Metals by Single-Step Immersion Process2017

    • Author(s)
      Takahiro Ishizaki, Sou Kumagai, Mika Tsunakawa, Takuya Furukawa, Kae Nakamura
    • Journal Title

      Materials Letters

      Volume: 193 Pages: 42-45

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2017.01.050

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 熱CVD 法による2 種類の有機シラン分子を用いた低ヒステリシス表面形成技術の開発2017

    • Author(s)
      高田葵,石﨑貴裕
    • Organizer
      表面技術協会第135回講演大会
    • Place of Presentation
      東洋大学川越キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-08 – 2017-03-09
  • [Presentation] 2種類の直鎖状有機シラン分子を用いて被覆した表面の濡れ性挙動2017

    • Author(s)
      久田柊太朗,石﨑貴裕
    • Organizer
      表面技術協会第135回講演大会
    • Place of Presentation
      東洋大学川越キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-08 – 2017-03-09
  • [Presentation] 分子構造の異なる2種類の有機シランを被覆させたSi表面の濡れ性評価2016

    • Author(s)
      古川卓弥,石﨑貴裕
    • Organizer
      日本材料科学会第4回 メゾスコピック研究会講演会
    • Place of Presentation
      東京理科大学森戸記念館
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-11-30
  • [Presentation] Dyanmic behavior of water droplet on water repellent surface with low contact angle hysteresis2016

    • Author(s)
      T. Ishizaki, T. Furukawa, K. Sasagawa
    • Organizer
      Applied Nanotechnology and Nanoscience International Conference (ANNIC)2016
    • Place of Presentation
      Pompeu Fabra University, Barcelona, Spain
    • Year and Date
      2016-11-09 – 2016-11-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子構造の異なる2種類の有機シラン分子を被覆させたSi表面の濡れ性評価2016

    • Author(s)
      古川卓弥,石崎貴裕
    • Organizer
      表面技術協会第134回講演大会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-02
  • [Presentation] マグネシウム合金上への超はっ水表面の作製とその物理化学的特性評価2016

    • Author(s)
      熊谷颯,石崎貴裕
    • Organizer
      表面技術協会第134回講演大会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-02
  • [Presentation] アルキル鎖長の異なる2種類の有機シラン分子を被覆させたSi表面の水の動的挙動2016

    • Author(s)
      笹川圭祐,石崎貴裕
    • Organizer
      表面技術協会第134回講演大会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2016-09-01 – 2016-09-02
  • [Presentation] Preparation of water repellent surface using organic silane molecules with different molecular structure2016

    • Author(s)
      T. Ishizaki, T. Furukawa, K. Sasagawa
    • Organizer
      Global Conference on Applied Physics and Mathematics
    • Place of Presentation
      Università degli Studi di Roma "Tor Vergata"
    • Year and Date
      2016-07-25 – 2016-07-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Preparation of hydrophobic surface showing low contact angle hysteresis using organic silane molecules with different molecular configuration2016

    • Author(s)
      T. Ishizaki, T. Furukawa, K. Sasagawa
    • Organizer
      Energy Materials Nanotechnology (EMN) Croatia Meeting 2016
    • Place of Presentation
      Dubrovnik, Croatia, Hotel Neptun
    • Year and Date
      2016-05-04 – 2016-05-07
    • Int'l Joint Research
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 被膜形成用組成物、被膜を有する物品および被膜を有する物品の製造方法2017

    • Inventor(s)
      鈴木慶一,石崎貴裕
    • Industrial Property Rights Holder
      鈴木慶一,石崎貴裕
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2017-04377
    • Filing Date
      2017-03-08

URL: 

Published: 2018-01-16  

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