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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Development of Hard and Superhydrophobic Plastic Window Material for Electric Vehicle

Research Project

Project/Area Number 26390093
Research Institution防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)

Principal Investigator

大越 昌幸  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, 電気情報学群, 教授 (70283497)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
KeywordsArFエキシマレーザー / シリコーン / 微細隆起構造 / シリカ微小球 / 超撥水性 / 空気層 / クラック / エキシマランプ
Outline of Annual Research Achievements

まずシリコーン表面に直径2.5ミクロンのシリカ製微小球を単層で整列させた。その試料に、ArFレーザーを、単一パルスのフルエンス10~50 mJ/cm2、照射時間15~60 min、パルス繰り返し1~20 Hzの範囲で変化させて照射した。またレーザー照射の際、その光路にある酸素ガス分子の光吸収の影響を調べるために、Arガスでパージし、そのガス流量を0~20 L/minの範囲で変化させた。レーザー照射後,試料を1 wt%のHF水溶液に90 s浸漬し、さらにエタノール中での超音波洗浄を10 min行って微小球を除去した。レーザー照射された試料表面を光学顕微鏡で観察した結果、すべての微小球下に構造変化が認められた。電子顕微鏡により、直径約1.5ミクロン、高さ約1ミクロンの隆起構造が、約2.5ミクロンの間隔で均一に形成していることが判明した。隆起構造のサイズは、フルエンス、照射時間ならびにパルス繰り返し周波数により変化することも見出した。さらに、均一な微細隆起構造の形成には、Arガスの最適な流量があることもわかった。周期的な微細隆起構造が形成した試料表面に、水を滴下した結果、接触角が150度以上となる最適なレーザー照射条件を見出すことができ、超撥水性を発現させることに成功した。さらに超撥水性が発現したシリコーンゴムを水中に入れたところ、微細隆起構造が形成した表面のみに、厚さ約0.5 mmのエアーギャップ層が自動的に形成することを見出した。この結果は、水の使用下でもシリコーン表面上に電圧を印加できることを示唆し、今後のスマートウインドウ開発の指針を得ることができた。また、硬質化に関する実験としては、シリカガラス改質層の膜厚増加によるクラック発生を抑制する方法を見出し、その応力計算から形成可能膜厚を見積もった。さらに、レーザーに代えて、エキシマランプを用いた試料表面の硬質化を図った。

  • Research Products

    (29 results)

All 2017 2016

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Invited: 7 results)

  • [Journal Article] ArFエキシマレーザーによりシリコーンゴム上に形成された周期的微細隆起構造の形状制御2017

    • Author(s)
      野尻秀智,ウイスヌ セティオ パンブディ,大越昌幸
    • Journal Title

      日本赤外線学会誌

      Volume: 27 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Formation of periodic micro-swelling structures on silicone rubber surface by ArF excimer laser to realize superhydrophobic property2017

    • Author(s)
      H. Nojiri, W.S. Pambudi, M. Okoshi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 56 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Surface texturing effect on crack suppression of SiO2 film formed by F2 laser-induced photochemical surface modification of silicone on polycarbonate under heat resistance test2017

    • Author(s)
      H. Nojiri, M. Okoshi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 56 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fabrication of superhydrophobic silicone rubber by ArF-excimer-laser-induced microstructuring for repelling water in water2016

    • Author(s)
      M. Okoshi, W.S. Pambudi
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 9 Pages: 112701/1-3

    • DOI

      10.7567/APEX.9.112701

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Crack suppression of silica glass formed by zoned F2 laser-induced photochemical surface modification of hard silicone thin film coating on polycarbonate2016

    • Author(s)
      H. Nojiri, M. Okoshi
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys.

      Volume: 55 Pages: 122701/1-6

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.122701

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 真空紫外レーザー誘起光化学表面改質と周期的微細隆起構造形成2017

    • Author(s)
      大越昌幸
    • Organizer
      オプトロニクス OPIE’17特別セミナー
    • Place of Presentation
      神奈川,横浜市
    • Year and Date
      2017-04-21
    • Invited
  • [Presentation] 真空紫外レーザーによるシリコーン表面への周期的微細隆起構造の形成と超撥水性の発現(2)2017

    • Author(s)
      大越昌幸,ウイスヌ セティオ パンブディ,野尻秀智
    • Organizer
      第11回真空紫外光源およびレーザーアブレーションに関するワークショップ
    • Place of Presentation
      福岡,福岡市
    • Year and Date
      2017-03-29
  • [Presentation] Micro/nanostructuring and surface modification of materials using vacuum ultraviolet laser2017

    • Author(s)
      M. Okoshi
    • Organizer
      Department of Electrical Engineering Seminar, The Hong Kong Polytechnic University
    • Place of Presentation
      Hong Kong, China
    • Year and Date
      2017-03-23
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ポリカーボネート上シリコーン膜表面に形成したF2レーザー誘起SiO2改質膜のクラック抑制(2)2017

    • Author(s)
      野尻秀智,大越昌幸
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川, 横浜市
    • Year and Date
      2017-03-14 – 2017-03-17
  • [Presentation] 超撥水性発現のためのシリコーンゴム表面への微細隆起構造のレーザ形成2017

    • Author(s)
      大越昌幸,ウイスヌ セティオ パンブディ,野尻秀智
    • Organizer
      電気学会 光・量子デバイス研究会
    • Place of Presentation
      三重,伊勢市
    • Year and Date
      2017-03-10
  • [Presentation] 真空紫外レーザーによるAl薄膜/シリコーンゴムへの微細周期構造の形成2017

    • Author(s)
      松永亮太,大越昌幸
    • Organizer
      第17回レーザー学会東京支部研究会
    • Place of Presentation
      東京,品川区
    • Year and Date
      2017-03-07
  • [Presentation] 超撥水性発現を目的としたシリコーンゴム表面への微細隆起構造のレーザ形成(2)2017

    • Author(s)
      ウイスヌ セティオ パンブディ,大越昌幸,山下嗣人
    • Organizer
      平成28年度第6回電気学会東京支部神奈川支所研究発表会
    • Place of Presentation
      神奈川,横浜市
    • Year and Date
      2017-02-21
  • [Presentation] Periodic micro/nanostructuring of silicone rubber by 193 nm ArF excimer laser2017

    • Author(s)
      M. Okoshi, W.S. Pambudi, T. Yamashita
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2017
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Crack suppression of SiO2 thin film formed by 157 nm F2 laser induced photochemical surface modification of hard silicone coating film on polycarbonate2017

    • Author(s)
      H. Nojiri, M. Okoshi
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2017
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of periodic micro/nanostructure onto aluminum thin film by vacuum UV laser2017

    • Author(s)
      R. Matsunaga, M. Okoshi
    • Organizer
      SPIE Photonics West 2017
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
    • Year and Date
      2017-01-28 – 2017-02-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フッ素レーザーによる金属薄膜の光化学表面改質とマイクロ/ナノ周期構造の形成2017

    • Author(s)
      大越昌幸
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第37回年次大会
    • Place of Presentation
      徳島,徳島市
    • Year and Date
      2017-01-07 – 2017-01-09
    • Invited
  • [Presentation] 真空紫外レーザーによるポリカーボネート上シリコーン塗布膜表面の光化学改質におけるクラック抑制2017

    • Author(s)
      野尻秀智,大越昌幸
    • Organizer
      レーザー学会学術講演会第37回年次大会
    • Place of Presentation
      徳島, 徳島市
    • Year and Date
      2017-01-07 – 2017-01-09
  • [Presentation] ArFエキシマレーザーによるシリコーンゴム表面への周期的微細隆起構造の形成2016

    • Author(s)
      ウイスヌ セティオ パンブディ,野尻秀智,大越昌幸
    • Organizer
      レーザー学会第500回研究会
    • Place of Presentation
      大阪,大阪市
    • Year and Date
      2016-12-02
  • [Presentation] 真空紫外レーザー誘起光化学表面改質と微細周期構造形成2016

    • Author(s)
      大越昌幸
    • Organizer
      宮崎大学光科学プロジェクト第26回光科学セミナー/レーザー学会九州支部IEEE Fukuoka Section Photonics Chapter特別講演会
    • Place of Presentation
      宮崎,宮崎市
    • Year and Date
      2016-11-24
    • Invited
  • [Presentation] Micro/nanostructuring and surface modification of silicone rubber by vacuum UV laser2016

    • Author(s)
      M. Okoshi, W.S. Pambudi, H. Nojiri, T. Yamashita
    • Organizer
      Korea-Japan International Symposium on Materials Science and Technology 2016 (KJMST2016)
    • Place of Presentation
      Gyeongju, Korea
    • Year and Date
      2016-11-16 – 2016-11-18
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Periodic micro/nanostructuring and surface modification of materials using vacuum ultraviolet laser2016

    • Author(s)
      M. Okoshi
    • Organizer
      Department of Materials Science and Engineering Seminar, Inha University
    • Place of Presentation
      Incheon, Korea
    • Year and Date
      2016-11-15
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 真空紫外レーザーによるシリコーンゴム表面への微細周期構造の形成(3)2016

    • Author(s)
      ウイスヌ セティオ パンブディ,野尻秀智,大越昌幸、山下嗣人
    • Organizer
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟,新潟市
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 真空紫外レーザーによるAl薄膜への微細周期構造の形成2016

    • Author(s)
      松永亮太,大越昌幸
    • Organizer
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟,新潟市
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] ポリカーボネート上シリコーン膜表面に形成したF2レーザー誘起SiO2改質膜のクラック抑制2016

    • Author(s)
      野尻秀智,大越昌幸
    • Organizer
      2016年第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟,新潟市
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] rFエキシマレーザーによるシリコーンゴム表面への微細隆起構造の形成と超撥水性の発現2016

    • Author(s)
      ウイスヌ セティオ パンブディ,野尻秀智,大越昌幸,山下嗣人
    • Organizer
      日本材料科学会 第23回材料科学若手研究者討論会
    • Place of Presentation
      東京,目黒区
    • Year and Date
      2016-08-19
  • [Presentation] ArF excimer laser induced micro/nanostructuring of silicone rubber surface to realize superhydrophobicity2016

    • Author(s)
      M. Okoshi, W.S. Pambudi, T. Yamashita
    • Organizer
      International Symposium on Materials Science and Surface Technology 2016 (MSST2016)
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2016-08-03 – 2016-08-04
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Formation of periodic micro/nanostructures on silicone rubber surface by fluorine laser2016

    • Author(s)
      M. Okoshi, W.S. Pambudi, H. Nojiri, T. Yamashita
    • Organizer
      International Union of Materials-International Conference on Electronic Materials Research Societies (IUMRS-ICEM2016)
    • Place of Presentation
      Singapore
    • Year and Date
      2016-07-04 – 2016-07-08
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 真空紫外レーザー誘起光化学表面改質とスマートウィンドウへの応用2016

    • Author(s)
      大越昌幸
    • Organizer
      神奈川表面技術研究会 定期研究会
    • Place of Presentation
      神奈川,横浜市
    • Year and Date
      2016-06-14
    • Invited
  • [Presentation] Laser induced micro/nanostructuring of silicone rubber surface to realize superhydrophobicity2016

    • Author(s)
      M. Okoshi, T. Yamashita
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Highly-Controlled Nano- and Micro-Scale Functional Surface Structures for Frontier Smart Materials 2016
    • Place of Presentation
      Yokohama, Japan
    • Year and Date
      2016-05-28
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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