2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of superhydrophilic surface by self-assembly of metal oxide nanoparticles and hydrophilic/hydrophobic patterning
| Project/Area Number |
17K06834
|
|---|
| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
小林 靖之 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究室長 (00416330)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 慎吾 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (60511152)
道志 智 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 和泉センター, 主任研究員 (00393299)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | ナノ粒子 / 自己集積 / 超撥水 / 表面 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目標は，粒子径の揃ったナノ粒子およびナノ粒子集合体を合成し，ガラスやポリマー表面へ固定化して，透明で持続性のある超撥水性コーティングを実現することである。本年度はナノ粒子集合体のサイズコントロールにより粒子径を系統的に変化させた粒子合成をおこなうとともに，表面凹凸構造と撥水特性の相関性および撥水特性の持続性について検討した。
異なる粒子径のナノ粒子をガラス表面に吸着させて凹凸構造を形成することで水の接触角145°を超える高撥水性表面を構築できることがわかった。サイズ依存性について明らかにするため，小さい粒子を30 nmに固定し，大きな粒子のサイズを60～120 nmの範囲で変化させて，撥水特性，光学特性について詳細に検討した。大きな粒子のみを使用した場合，ガラス表面全体をセリア粒子で被覆することはできないが，異なるサイズの粒子を組み合わせることにより全面をセリア粒子で被覆することができた。粒子サイズによりガラスの全光線透過率とヘイズ値は大きく変化し，全光線透過率は粒子径100 nmで最大，ヘイズ値は60 nmで最小となった。このように，光学特性は吸着させる粒子サイズに大きく依存し，撥水特性と光学特性を同時に満足するためには粒子サイズの厳密な制御が必要であると考えられる。
撥水特性の長期安定性を調べるため，恒温恒湿試験をおこなった。撥水化剤として長鎖アルキルホスホン酸ODPAおよび長鎖フルオロホスホンFDPAを使用した。試験開始前はいずれの試料も145°程度の高撥水性を示していた。ODPAの場合，恒温恒湿下に暴露することにより撥水性は徐々に低下し，6か月経過後には120°程度にまで低下した。一方， FDPAの場合には接触角の低下は全く認められず高撥水性を維持した。このように撥水化剤としてはFDPAが優れていることがわかった。
|
