2017 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
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16H02400
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
石崎 貴裕 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50397486)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 吸着水 / 吸着構造 / 水の動的挙動 / 濡れ性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度は，以下の研究開発を行った。
（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
本研究では，表面構造の影響を含まない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。具体的には，アルキル鎖長の異なる2種類の有機シラン分子を同時に吸着させて作製した表面の濡れ性挙動を評価し，濡れ性とアルキル鎖長の関連性を調査した。原料には，アルキル鎖長の異なるEthyl-trimethoxysilane(C2) ，Propyltrimethoxysilane(C3) ，Butyltrimethoxysilane(C4) ，Hexyltrimethoxysilane(C6) ，Octyltrimethoxysilane(C8) ，Decyltrimethoxysilane(C10) ，Dodecyltrimethoxysilane(C12) ，Hexadecyltri-methoxysilane(C16) ，Octadecyltrimethoxysilane(C18)を用いた。ODSとそれ以外の有機シラン分子の混合原料を被覆した表面の静的接触角は組み合わせるアルキル鎖長の増加に伴い増加し，アルキル鎖長が6以上の有機シラン分子では105°付近で一定の値を示した。また，接触角ヒステリシスは，ODSとアルキル鎖長の差が8~12の場合に，接触角ヒステリシスの小さい表面が作製できることを明らかにした。
（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，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，自由水と結合水に起因するピークに波形分離が可能であることを明らかにした。低ヒステリシス表面に置いては，自由水に起因するピークが主成分であった。
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| 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29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。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も，昨年度に引き続き，（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28，29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28，29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。
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