2018 Fiscal Year Annual Research Report
Controlling wettability of glass films by utlizing oxygen defects and functionalized design
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17K14810
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
前田 浩孝 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20431538)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 濡れ性 / ガラス薄膜 / スパッタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はガラスコーティング層内に、酸素欠陥を導入することで、その濡れ性を制御することを目的し、機能性表面設計の新しい指針の提案を目指すものである。
ガラスコーティング層への酸素欠陥形成メカニズムと、その濡れ性に及ぼす影響を明らかにするため、ターゲット組成として45SiO2・40B2O3・15Na2Oガラスを用い、スパッタ法によりガラスコーティング層を作製した。分光分析の結果から、シリカ四面体に酸素欠陥が選択的に形成され、親水性が向上することを明らかにした。油滴として用いたヘキサデカンに対する濡れ性は、ガラス、ガラスコーティング層ともに、ほぼ同じ値を示した。また、ガラスコーティング層中に酸素欠陥に由来する吸収が、紫外光領域に新たに形成された。紫外線照射によるガラスコーティング層の接触角の変化はほぼ見られなかった。ガラス構造内の結合強度を変えるため、同組成のガラスを熱処理（600℃）により分相化させたものをターゲットに用いた場合においても、同様の酸素欠陥形成と濡れ性の変化が見られた。
本研究で試みたシリカを主成分とするターゲットガラスの組成に関わらず、ガラスコーティング層に水滴が接着後、その接触角は時間経過とともに減少し、20秒以内に2°以下となった。これまでに、ガラスの濡れ性の制御は、その組成制御から検討されてきた。ガラスコーティング層内に酸素欠陥を導入することで、材料表面に微細加工を施すことなく、超親水性を付与できることを見出した。
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