2018 Fiscal Year Annual Research Report
Control of dynamic behavior of water by understanding relationship between structure of adsorbed water and wettability behavior of water
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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30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条件を探索した。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。また、低ヒステリシス表面の耐久性を調査した。原料には，アルキル鎖長の異なるButyltrimethoxysilane(C4) ，Hexyltrimethoxysilane(C6) ，Octyltrimethoxysilane(C8) ，Decyltrimethoxysilane(C10) ，Dodecyltrimethoxysilane(C12) ，Hexadecyltri-methoxysilane(C16) ，Octadecyltrimethoxysilane(C18)を用いた。C6とC18を原料に用いた場合に、接触角ヒステリシスが5～6°程度の低ヒステリシス表面が得られた。また、摩耗試験後の静的接触角は大きな変化は見られず、108° で一定の値を示した。また、接触角ヒステリシスについても同様に大きな変化は見られず、摩耗試験後において低ヒステリシス表面が維持されてい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：上述のモデル表面における吸着水の構造をFT-IRを用いて調べた結果，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では，自由水に起因するピークが主成分であった。
（３）吸着水の構造と水の動的挙動の関係：SPMにより吸着水の吸着力を計測した結果、ヒステリシスと吸着力には相関関係があることを明らかにした。
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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30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、（３）吸着水の構造と水の動的挙動の関係、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し、ヒステリシスと吸着力の関係を明らかに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、（３）吸着水の構造と水の動的挙動の関係に関する研究開発を行い、最終年度である平成31年度には低ヒステリシス表面を形成するために必要な因子を明らかにする。（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では，平成28，29，30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。（２）モデル表面における吸着水の構造の解明では，平成28，29，30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。（３）吸着水の構造と水の動的挙動の関係では、低ヒステリシス表面の接触角ヒステリシスと水の吸着力との関連性を調査するとともに、低ヒステリシス表面の物理化学的特性を調査する。また、水以外の液体に対する濡れ性も調査する。
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